本书的研究对象属于非线性控制领域，主要方向为非仿射纯反馈系统的预设性能控制。全书共8章，第1章概述了非仿射系统预设控制方法的研究现状与不足；第2～5章主要介绍预设性能控制在非仿射系统中取得的理论成果，属于理论研究部分；第6～7章分别以高超声速飞行器和四旋翼无人机为例，展示前面所提出方法的应用情况，属于工程应用部分；第8章是对非仿射系统预设性能控制研究工作的总结及其发展方向的展望。
本书可作为高等院校控制科学与工程专业高年级本科生与研究生教材，也可作为与控制相关专业科学工作者的参考用书。

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 非仿射系统控制概述
1.2.1 非仿射系统控制方法研究现状
1.2.2 非仿射系统控制方法研究存在的问题
1.3 预设性能控制概述
1.3.1 预设性能控制研究现状
1.3.2 预设性能控制研究存在的问题
1.4 非仿射系统预设性能控制研究的必要性
1.5 本书内容安排
第2章 非仿射纯反馈系统自适应神经网络快速预设性能控制
2.1 引言
2.2 问题描述与模型变换
2.3 控制器设计与稳定性分析
2.3.1 有限时间收敛的高阶微分器
2.3.2 控制器设计
2.3.3 稳定性分析
2.4 仿真研究
2.4.1 平衡车纵向倾角控制
2.4.2 单连杆机械臂角度跟踪控制
2.5 本章小结
第3章 控制输入受限的非仿射纯反馈系统自适应神经网络预设性能控制
3.1 引言
3.2 问题描述
3.3 控制器设计与稳定性分析
3.3.1 非对称预设性能
3.3.2 模型变换
3.3.3 控制器设计
3.3.4 稳定性分析
3.4 仿真研究
3.4.1 数值算例
3.4.2 单连杆机械臂角度跟踪控制
3.5 本章小结
第4章 减小控制输入抖振的非仿射纯反馈系统无估计器预设性能控制
4.1 引言
4.2 问题描述与假设
4.3 控制器设计与稳定性分析
4.3.1 基于双曲函数的预设性能
4.3.2 控制器设计
4.3.3 稳定性分析
4.4 仿真研究
4.4.1 单连杆机械臂角度跟踪控制
4.4.2 Brusselator反应模型
4.4.3 数值算例
4.5 本章小结
第5章 带不确定输入非线性的非仿射大系统分散式预设性能控制
5.1 引言
5.2 问题描述与假设
5.3 控制器设计与稳定性分析
5.3.1 不依赖初始条件的预设性能控制
5.3.2 稳定性分析
5.4 仿真研究
5.4.1 数值算例
5.4.2 互连的倒立摆系统
5.5 本章小结
第6章 带死区输入非线性的高超声速飞行器预设性能控制
6.1 引言
6.2 AHV模型
6.3 控制器设计与稳定性分析
6.3.1 模型分析
6.3.2 控制方案
6.3.3 稳定性分析
6.4 仿真研究
6.4.1 不同误差转化方式对比研究
6.4.2 不同预设性能函数对比研究
6.5 本章小结
第7章 带模型不确定性的四旋翼无人机轨迹跟踪控制
7.1 引言
7.2 四旋翼无人机模型
7.3 控制器设计与稳定性分析
7.3.1 具有小超调的预设性能
7.3.2 平动子系统控制器设计
7.3.3 转动子系统控制器设计
7.3.4 稳定性分析
7.4 仿真研究
7.4.1 存在轨迹突变的四旋翼无人机跟踪控制
7.4.2 存在质量突变的四旋翼无人机跟踪控制
7.5 本章小结
第8章 结论与展望
8.1 本书工作总结
8.2 下一步研究方向
附录 初始值问题最大饱和解的存在性与唯一性
参考文献

随着航空技术的发展，
高超声速飞行器、变体飞行
器、扑翼飞行器和旋翼飞行
器等结构复杂、操纵环境多
变的控制对象受到广泛关注
。但以上控制对象包含本质
非线性，难以建立精确的仿
射模型。由于建立仿射模型
时忽略了实际对象一些重要
的非仿射特征，基于此仿射
模型设计控制器可能会影响
闭环系统的稳定性与跟踪精
度。因此，针对非仿射模型
设计控制器具有重要的理论
与实际意义。然而，诸多非
仿射控制方法均是针对存在
模型不确定性与外部干扰时
，为保证系统稳态性能而设
计的，主动改善系统收敛速
度与超调量等瞬态性能的控
制方法还较少。随着军事斗
争和安全形势的发展，部队
对武器装备控制系统快速性
与高精度的性能要求日趋迫
切，在设计控制器时，同时
考虑系统的瞬态与稳态性能
具有很大的军事应用价值。
因此，无论是进一步考虑非
仿射系统的瞬态和稳态性能
，还是将预设性能控制方法
推广到非仿射系统中，都是
理论拓展与实际应用的需要
。
本书针对一系列具有不
同特点的非仿射系统设计了
预设性能控制器，主要内容
包括：在非仿射系统模型拓
展方面，非仿射函数的特性
从连续可导、连续不可导拓
展到了不连续，用于模型变
换的假设条件逐渐放宽，所
设计的控制器的适用性不断
加强；在预设性能控制方法
改进方面，设计了能随控制
指令灵活变化的性能函数、
不依赖初始条件的性能函数
和面向小超调的性能函数，
提出了新的误差转化方式，
灵活地采用了基于误差面的
快速预设性能控制和基于反
推技术的逐步预设性能控制
两种设计方法；在非仿射系
统预设性能控制方法应用方
面，研究了以平衡车和三阶
单连杆机械臂为例的非仿射
纯反馈系统的控制问题，以
及高超声速飞行器和四旋翼
无人机的飞行控制问题。
在本书出版之际，作者
由衷地感谢空军工程大学胡
剑波教授、郭基联教授、卜
祥伟副教授、王坚浩讲师和
中国人民解放军94354部队
王健博士的悉心指导和热情
帮助。
本书的研究内容得到了
国家自然科学基金青年科学
基金项目(编号：62103439)
、中国博士后科学基金面上
资助项目(编号：
2020M683716)和陕西省自
然科学基础研究计划青年项
目(编号：2021JQ一364)的
资助。
由于作者水平有限，书
中难免存在纰漏，敬请广大
读者批评指正。
作者
2022年3月