MATLAB非线性系统反馈线性化控制器设计与仿真平台

资 源 简 介

本项目提供一个基于反馈线性化方法的非线性系统控制器设计与仿真平台。支持SISO和MIMO系统的数学建模、状态空间表达，集成了精确与近似线性化设计流程，适用于复杂非线性系统的控制分析与验证。

详 情 说 明

基于反馈线性化方法的非线性系统控制器设计与仿真平台

项目介绍

本项目是一个集成了非线性系统建模、反馈线性化控制器设计与性能仿真的综合平台。采用微分几何方法和李雅普诺夫稳定性理论，系统化地实现从非线性系统分析到控制器设计的完整流程。平台支持精确反馈线性化和近似反馈线性化两种设计方法，适用于单输入单输出和多输入多输出系统，为非线性控制理论研究与工程应用提供强有力的工具支持。

功能特性

• 非线性系统建模：支持用户自定义非线性系统的动力学方程和状态空间表达式
• 系统化设计流程：提供完整的反馈线性化控制器设计流程，包括相对阶计算、坐标变换、零动态分析等
• 多方法支持：包含精确反馈线性化和近似反馈线性化两种设计方法
• 多系统类型：兼容SISO和MIMO非线性系统的控制器设计
• 稳定性分析：基于李雅普诺夫方法的稳定性证明与验证
• 案例库集成：内置倒立摆、飞行器姿态控制等多种经典非线性系统案例
• 性能评估：提供超调量、调节时间等性能指标的计算与对比分析
• 鲁棒性测试：支持外部扰动配置，评估控制器的抗干扰能力
• 可视化展示：生成状态轨迹、控制输入、误差收敛等仿真曲线，支持三维相平面展示

使用方法

1. 系统参数配置：在配置文件中定义非线性系统的动力学方程或状态空间表达式
2. 控制参数设置：指定期望的闭环系统极点配置和性能指标要求
3. 仿真参数设定：设置采样时间、仿真时长和系统初始条件
4. 扰动配置：可选配置外部扰动类型和强度以测试鲁棒性
5. 运行仿真：执行主程序启动控制器设计与仿真流程
6. 结果分析：查看生成的控制器设计报告、仿真曲线和性能分析数据

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Control System Toolbox
• Simulink（用于高级仿真功能）
• 至少4GB内存（复杂MIMO系统推荐8GB以上）

文件说明

主程序文件整合了非线性系统建模、反馈线性化控制器设计、系统仿真和性能分析的核心功能。该文件实现了从系统参数输入到结果输出的完整流程，包括相对阶判定、坐标变换推导、控制律设计、李雅普诺夫稳定性验证以及多种可视化图表的生成。通过调用不同的功能模块，支持用户进行定制化的控制器设计与比较分析。