前言

随着现代化工业生产过程复杂性和集成度的提高，实际的生产过程变得越来越复杂，多数是非线性系统，因而非线性系统的研究正逐渐成为控制领域的热点和难点。对非线性系统的研究基本可以划分为三个阶段：第一个阶段是古典理论阶段，其主要方法有相平面法、谐波平衡法等，这些理论针对性比较强，但不能普遍应用。第二个阶段是综合应用阶段，其主要方法有自适应控制、滑膜控制、PID控制、神经网络控制、Lyapunov方法等。第三个阶段是非线性理论新发展阶段，例如智能控制非线性算子控制等。非线性算子是定义在扩展的Banach空间上更一般的Lipschitz算子，能够更好地处理算子的逆因果性、稳定性问题。算子可以是线性的也可以是非线性的，可以是有限维的，也可以是无限维的，可以是频域的，也可以是时域的，应用范围广，其优势使越来越多学者投身对它进行研究。因此，本书主要介绍基于算子理论的非线性控制系统设计，及其在一些过程控制系统中的应用。

全书共分6章。第1章为非线性系统控制概论，介绍了控制系统的相关概念、非线性系统理论基础和非线性控制研究现状和发展情况。第2章为基于算子理论的控制系统设计基础，介绍了一些算子的相关定义、右互质分解方法，进而介绍了基于右互质分解的控制器设计。第3章为基于算子理论的半导体制冷系统控制研究，详细介绍了半导体制冷系统的建模、控制器设计、仿真与实现过程。第4章为基于算子理论的优化跟踪控制研究，基于粒子群优化技术，分别研究了基于等效代换的优化跟踪控制和基于Lipschitz范数的优化跟踪控制。第5章为基于算子理论的液位系统控制研究，详细介绍了液位系统的建模、具体设计、仿真与实现过程。第6章为基于算子理论的故障诊断与优化控制研究，对故障诊断观测器设计和故障的分类进行了分析，进而讨论了基于算子理论的优化控制在半导体制冷系统和液位系统故障状态下的应用。

本书由温盛军担任主编，负责制订编写大纲、修改书稿及统稿、定稿工作。王瑷珲担任副主编。各章内容编撰分配如下：第1章、第3章、第4章由温盛军编写，第2章、第5章、第6章由温盛军、王瑷珲编写。本书在编写过程中得到了参与项目的许多合作者和引用论文作者的帮助，例如，王东云、邓明聪、王海泉、喻俊等，在此表示感谢！同时，本书也是张蕾、齐小敏、李峰光、刘萍、李琳等几位研究生辛勤劳动的成果，在此深表感谢！由于编者水平有限，书中难免出现疏漏和不妥之处，敬请广大读者不吝指正。

本书的绝大部分内容都是作者和合作者最新的研究成果。本书的研究成果受到国家科技部国际合作重大专项课题（2010DFA22770）、国家自然科学基金青年基金（61304115）、河南省高等学校科技创新团队（14IRTSTHN024）、河南省高等学校重点科研项目（17A120015）和中原工学院青年拔尖人才计划等的资助，在此表示感谢！

编者
2018年7月