非線性系統(tǒng)控制理論在控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程中占有重要學(xué)科地位，是自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生和研究生知識(shí)體系結(jié)構(gòu)中的必要組成部分。本書(shū)旨在介紹非線性控制系統(tǒng)的基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論、分析和設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)讀者具備分析和解決非線性控制問(wèn)題的能力。本書(shū)可以作為普通高等院校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)及其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生和高年級(jí)本科生的教材，也可以作為從事自動(dòng)控制的工程技術(shù)人員的參考書(shū)。本書(shū)中的大部分內(nèi)容是編著者近年來(lái)在北京航空航天大學(xué)和曼徹斯特大學(xué)講授相關(guān)課程的授課內(nèi)容。除此之外，部分內(nèi)容是編著者在非線性系統(tǒng)控制理論和應(yīng)用領(lǐng)域的研究成果。本書(shū)提供的習(xí)題是編著者在相關(guān)課程中使用過(guò)的考試題目。
本書(shū)分為 11 章：第 1 章為非線性系統(tǒng)簡(jiǎn)介，簡(jiǎn)單介紹非線性系統(tǒng)的定義和典型的非線性現(xiàn)象；第 2 章為狀態(tài)空間模型，介紹非線性系統(tǒng)狀態(tài)空間描述和二階非線性系統(tǒng)的基本分析方法，主要介紹相軌跡分析方法；第 3 章為描述函數(shù)法，介紹二階非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)分析和設(shè)計(jì)方法，用于系統(tǒng)穩(wěn)定性分析以及極限環(huán)的存在性判定；第 4 章為穩(wěn)定性，介紹非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念和判定方法；第 5 章為現(xiàn)代穩(wěn)定性理論，介紹嚴(yán)格正實(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)方法，包括絕對(duì)穩(wěn)定性和輸入狀態(tài)穩(wěn)定性等概念，以及圓判據(jù)、小增益定理等方法；第 6 章為反饋線性化，介紹反饋線性化方法的基本原理和設(shè)計(jì)步驟；第7 章為線性系統(tǒng)自適應(yīng)控制，介紹線性系統(tǒng)模型參考自適應(yīng)控制方法的基本原理和設(shè)計(jì)步驟；第 8 章為非線性觀測(cè)器，介紹非線性系統(tǒng)的幾類(lèi)典型觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法，包括幾種類(lèi)型的全維觀測(cè)器、降維觀測(cè)器，以及自適應(yīng)觀測(cè)器；第 9 章為反步設(shè)計(jì)，介紹反步法的基本原理和設(shè)計(jì)方法，以及觀測(cè)器反步法、濾波變換反步法和自適應(yīng)反步法；第 10 章為擾動(dòng)抑制與輸出調(diào)節(jié)，介紹基于輸出反饋的非線性系統(tǒng)干擾抑制方法；第 11 章為非線性控制應(yīng)用案例，介紹兩類(lèi)典型的非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
本書(shū)旨在使用最小的篇幅盡可能高效地介紹非線性系統(tǒng)控制理論的基本概念、基本分析與設(shè)計(jì)方法，在做到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐瑫r(shí)兼顧可讀性和工程性，而并不是一本百科全書(shū)或者數(shù)學(xué)類(lèi)教材。本書(shū)避免對(duì)于基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)分的引申和補(bǔ)充，也盡可能地減少過(guò)于煩瑣的證明。本書(shū)考慮了讀者可能具有不同專(zhuān)業(yè)背景，在內(nèi)容選擇和章節(jié)安排上可供不同專(zhuān)業(yè)或不同層次的教學(xué)使用。對(duì)于 48 學(xué)時(shí)的研究生非線性系統(tǒng)控制理論課程，可以全面講授第 1 ～ 9 章的內(nèi)容，以及第 10 章的部分內(nèi)容，如 10.1 節(jié)、10.2 節(jié)和 10.3 節(jié)，第 10 章的其他內(nèi)容和第 11 章可以作為本書(shū)主要理論內(nèi)容的延展和應(yīng)用案例。對(duì)于 32 學(xué)時(shí)的研究生課程，建議講授第 1 ～ 4 章，第 6 、7 、9 章，第 5、8 章的內(nèi)容可以作為選學(xué)內(nèi)容，第 10、11 章的內(nèi)容可以作為進(jìn)一步研究的參考和案例。對(duì)于高年級(jí)本科生的非線性系統(tǒng)課程，建
議講授第 1 ～ 4 章，第 6、9 章的部分內(nèi)容，其余內(nèi)容可以作為進(jìn)一步閱讀和研究的參考。
編著者要感謝所在的教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成員對(duì)本書(shū)的貢獻(xiàn)，尤其是博士生鄭葦江深度參與了本書(shū)大部分圖片的制作以及部分章節(jié)的排版工作，碩士生汪菊南參與了習(xí)題的錄入工作，非線性系統(tǒng)控制理論
碩士生胡琦幫助整理了 11.1 節(jié)的內(nèi)容。感謝機(jī)械工業(yè)出版社編輯吉玲女士參與多輪次的討論與給予的指導(dǎo)。本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中還參考了其他專(zhuān)家學(xué)者編寫(xiě)的相關(guān)教材和習(xí)題集，在此表示感謝。本書(shū)的編寫(xiě)工作受到北京航空航天大學(xué)校級(jí)教材立項(xiàng)（編號(hào) 42020368）資助。由于編著者水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中可能存在缺點(diǎn)和錯(cuò)誤之處，衷心希望和歡迎讀者批評(píng)指正。
編著者