本书主要介绍了基于线性系统控制器设计理念的非线性系统控制器的设计思想和基于李雅普诺夫稳定性理论的直接非线性系统控制器的设计思想，共9章，覆盖了关于非线性系统和非线性控制发展的主要成果，并且结合作者的工程实践经历，在第9章给出关于飞行器、船舶等非线性系统控制器的设计案例。
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目录
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第1章 绪论 1
1.1 自动控制理论的发展历史 1
1.1.1 经典控制理论的发展 2
1.1.2 现代控制理论的发展 3
1.1.3 智能控制理论的发展 5
1.2 非线性系统与非线性控制 7
1.2.1 非线性系统 7
1.2.2 非线性控制 11
1.3 本书的内容安排 12
第2章 非线性系统局部线性化及线性控制器设计 14
2.1 非线性系统局部线性化方法 14
2.1.1 非线性系统与平衡点 14
2.1.2 非线性系统局部线性化 16
2.2 非线性系统局部特性相平面分析 17
2.2.1 相平面的基本概念 17
2.2.2 线性系统平衡点稳定性分析 19
2.2.3 非线性系统平衡点稳定性分析 21
2.3 非线性系统线性反馈控制器设计 24
2.3.1 状态反馈控制与输出反馈控制 24
2.3.2 非线性系统局部线性化反馈控制 26
2.3.3 积分控制 28
2.3.4 增益调度控制 32
第3章 非线性系统极限环分析与抑制 36
3.1 非线性系统极限环分析 36
3.1.1 极限环的相平面分析 36
3.1.2 极限环的描述函数分析 41
3.2 控制系统中常见的非线性特性及描述函数分析 46
3.2.1 饱和非线性特性 46
3.2.2 死区非线性特性 48
3.2.3 迟滞非线性特性 49
3.3 控制系统极限环抑制方法 51
3.3.1 基于相平面分析抑制方法 51
3.3.2 基于描述函数的抑制方法 53
3.3.3 其他抑制方法简介 55
第4章 非线性系统反馈线性化 57
4.1 反馈线性化的基本思想 57
4.1.1 控制律的分解 57
4.1.2 反馈线性化的概念 59
4.1.3 反馈线性化的可行性 62
4.2 数学基础 65
4.2.1 李导数与李括号 65
4.2.2 微分同胚与状态变换 67
4.2.3 弗罗贝尼乌斯定理 67
4.3 单输入-单输出系统输入-状态线性化 68
4.3.1 输入-状态线性化的条件 69
4.3.2 输入-状态线性化控制律设计 71
4.4 单输入-单输出系统输入-输出线性化 73
4.4.1 输入-输出线性化系统结构 73
4.4.2 坐标变换的存在性 74
4.4.3 零动态及其稳定性分析 76
4.5 多输入-多输出系统 77
第5章 非线性系统李雅普诺夫稳定性理论 79
5.1 自治非线性系统李雅普诺夫稳定性理论 79
5.1.1 稳定的概念 79
5.1.2 稳定性判定定理 80
5.1.3 LaSalle不变集原理 85
5.2 非自治非线性系统李雅普诺夫稳定性理论 89
5.2.1 稳定性定义扩展 89
5.2.2 稳定性判定定理 91
5.2.3 基于Barbalat引理的稳定性分析 96
5.3 输入-输出稳定性与李雅普诺夫稳定性的关系 97
5.3.1 输入-输出稳定性 97
5.3.2 状态模型的L稳定性 98
5.4 基于李雅普诺夫稳定性理论的控制器设计方法 99
5.4.1 设计方法 99
5.4.2 选择李雅普诺夫函数 100
5.4.3 性能分析 104
第6章 基于李雅普诺夫稳定性理论的非线性系统控制器设计工具 106
6.1 李雅普诺夫再设计 106
6.1.1 再设计的概念 106
6.1.2 再设计的实现 107
6.1.3 非线性阻尼 112
6.2 反步设计法 112
6.2.1 反步设计法的概念 112
6.2.2 严反馈系统 117
6.2.3 鲁棒性设计 119
6.2.4 多输入系统 121
6.3 无源控制 122
6.3.1 无源性概念 122
6.3.2 无源性与稳定性 125
6.3.3 无源控制 127
第7章 滑模控制 132
7.1 滑模控制的基本概念 132
7.1.1 开关控制与变结构控制 132
7.1.2 滑模变结构控制 133
7.1.3 滑模变结构控制的基本问题 136
7.2 滑模控制器设计举例 140
7.2.1 单输入系统滑模控制器设计 140
7.2.2 抖振的抑制 143
7.2.3 多输入系统滑模控制器设计 147
7.3 滑模控制的发展 149
7.3.1 趋近律的设计 149
7.3.2 滑模面的设计 150
7.3.3 智能滑模控制 154
第8章 自适应控制 155
8.1 自适应控制的基本概念 155
8.1.1 模型参考自适应控制 155
8.1.2 自校正控制 157
8.1.3 自适应控制器设计方法 159
8.2 线性系统的自适应控制 160
8.2.1 输出反馈自适应控制 160
8.2.2 状态反馈自适应控制 169
8.2.3 自适应控制的鲁棒性分析 171
8.3 非线性系统的自适应控制 173
8.3.1 线性参数化非线性系统自适应控制 173
8.3.2 非线性参数化非线性系统自适应控制 176
8.4 在线参数估计 177
8.4.1 线性参数化模型 177
8.4.2 梯度估计方法 179
8.4.3 最小二乘估计方法 181
8.5 自适应控制动态性能的提升 184
8.5.1 复合自适应控制 184
8.5.2 L1自适应控制 186
第9章 非线性系统与非线性控制应用案例 191
9.1 基于局部线性化的舰载飞机自动着舰控制 191
9.1.1 飞机纵向非线性运动模型 191
9.1.2 飞机纵向力和力矩线性化模型 192
9.1.3 飞机小扰动线性化模型 194
9.1.4 基于线性化模型的自动着舰控制器设计 198
9.2 基于非线性动态逆的飞机姿态控制 198
9.2.1 飞机6 自由度非线性模型 199
9.2.2 角速度回路的动态逆控制 201
9.2.3 姿态角回路的动态逆控制 203
9.3 基于最小二乘的船舶航向模型辨识 207
9.3.1 船舶航向模型 208
9.3.2 遗忘因子最小二乘法 208
9.3.3 基于满秩分解的最小二乘算法设计 209
9.3.4 仿真验证 211
9.4 基于模型参考自适应的船舶航向控制 214
9.4.1 船舶航向模型 214
9.4.2 微分跟踪器 214
9.4.3 船舶航向自适应控制器设计 215
9.4.4 仿真验证 219
参考文献 225
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