非线性动态系统运动分析理论及应用

本书系统地论述了非线性动态系统运动分析的初步理论、方法和技术。主要内容包括：非线性动态系统分析的理论基础、几种非线性动态系统分析方法、非线性动态系统状态方程迭代解法、非线性动态系统状态方程级数解法、一般非线性动态系统分析、直接积分法在求解非线性偏微分方程中的应用、直接积分法在球形机器人控制系统上的应用、直接积分法在六自由度并联平台控制系统上的应用。

目 录 章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 非线性系统的实例 3 1.3 非线性系统运动分析研究现状 7 第2章 非线性动态系统分析的理论基础 11 2.1 微分方程及其解的定义 11 2.1.1 微分方程的分类 11 2.1.2 微分方程的解 13 2.2 柯西定理 14 2.3 幂级数解法 20 2.4 小结 25 第3章 几种非线性动态系统分析方法 26 3.1 范例 26 3.2 摄动方法 27 3.3 Adomian分解法 28 3.3.1 Adomain分解法的基本思想 28 3.3.2 Adomain分解法的基本原理 29 3.3.3 算例 31 3.4 直接积分法 32 3.4.1 直接积分法的基本思想 32 3.4.2 算例 33 3.5 小结 34 第4章 非线性动态系统状态方程迭代解法 35 4.1 引言 35 4.2 非线性系统自由运动状态方程的任意阶近似迭代解 36 4.2.1 非线性系统的线性化 36 4.2.2 广义朗之万梯度方程 38 4.2.3 非线性系统自由运动状态方程的任意阶近似解 40 4.2.4 方均包络矩阵转移方程 45 4.2.5 本节小结 48 4.3 非线性系统状态方程的任意阶近似迭代解 48 4.3.1 非线性系统受控运动状态方程的任意阶近似解 48 4.3.2 非线性系统状态方程的任意阶近似解 56 4.3.3 仿射非线性系统状态方程的任意阶近似解 63 4.3.4 本节小结 69 4.4 非线性协调控制系统状态方程的任意阶近似 迭代解 70 4.4.1 非线性协调控制系统状态方程的任意阶近似迭代解 70 4.4.2 非线性协调控制系统状态方程的任意阶近似迭代解 的收敛性 73 4.5 小结 74 第5章 非线性动态系统状态方程级数解法 75 5.1 动力学系统状态空间转移数学模型 75 5.1.1 引言 75 5.1.2 动力学系统状态空间正向及逆向转移数学模型 77 5.1.3 动力学系统状态空间正向与逆向转移互逆求解 78 5.1.4 应用实例 82 5.2 基于时态空间的非线性动力学方程级数解 85 5.2.1 引言 85 5.2.2 时态空间及非线性动力学方程 85 5.2.3 线性齐次方程的普遍解析解及非线性动力学系统分类 86 5.2.4 非线性动力学系统状态方程的任意阶近似解 89 5.2.5 任意阶近似解析解的收敛性 94 5.2.6 结论 95 5.3 非线性动力学方程的伪线性化解法 96 5.3.1 引言 96 5.3.2 时态空间、伪线性分离及齐次方程的解 96 5.3.3 非线性动力学方程的任意阶近似解 97 5.3.4 任意阶近似解的收敛性 100 5.3.5 结论 101 5.4 非线性动力学方程的最简洁普适级数解 101 5.4.1 引言 101 5.4.2 时态空间及非线性动力学方程的级数解析解 102 5.4.3 非线性动力学方程无穷级数解的收敛性 105 5.4.4 结论 106 5.5 小结 107 第6章 一般非线性动态系统分析 108 6.1 一般非线性动态系统状态方程 108 6.2 一般非线性动态系统状态方程的直接积分解法 112 6.2.1 引言 112 6.2.2 非线性控制系统状态方程的级数解析解 113 6.2.3 非线性控制系统状态方程级数解的收敛性 118 6.3 算例 119 6.4 小结 123 第7章 直接积分法在求解非线性偏微分方程中的应用 124 7.1 Schrodinger方程的近似解 124 7.2 小结 137 第8章 直接积分法在球形机器人控制系统上的应用 138 8.1 引言 138 8.2 球形机器人的研究现状 138 8.3 球形机器人动力学模型 145 8.4 球形机器人控制器的设计 147 8.5 球形机器人控制系统状态方程的级数解析解 151 8.6 小结 154 第9章 直接积分法在六自由度并联平台控制系统上的应用 156 9.1 六自由度并联平台简介 156 9.2 六自由度并联平台结构 157 9.3 六自由度并联平台的应用 159 9.4 六自由度并联平台运动学反解与运动建模 161 9.5 六自由度并联平台动力学建模 166 9.6 六自由度并联平台控制系统状态方程的级数解析解 178 9.7 小结 182 参考文献 183