美国密歇根州立大学电气与计算机工程专业的本科生教材，可作为非线性控制课程的第一学期的教材，重点阐述非线性系统的分析和控制应用。该书内容简洁，阐述清楚，主要内容包括：非线性模型、两维系统、平衡点的稳定性、时变扰动系统、输入与输出的稳定性、稳定的反馈系统、特殊的非线性形式、状态反馈稳定性、鲁棒状态反馈稳定性等。全书共250多道习题，寓教于学，使用MATLAB和Simulink进行计算机仿真模拟，便于学生练习和掌握书的内容。
本书是非线性控制的入门教程，内容既严谨，又能让广大读者容易接受。主要内容包括：非线性模型、非线性现象、二维系统、平衡点的稳定性、时变系统和扰动系统、无源性、输入-输出稳定性、反馈系统的稳定性、特殊形式的非线性系统、状态反馈镇定、状态反馈鲁棒镇定、非线性观测器、输出反馈镇定、跟踪和调节。本书可以帮助读者理解和掌握稳定性的各种定义和对应的Lyapunov判据，以及三种系统设计方法与各自的设计特点和适用范围。尤其最后给出的单摆、质量-弹簧系统、隧道二极管电路、负阻振荡器、生化反应器、磁悬浮系统、机械臂等实操案例，可以让读者既加强原理内容的掌握，又明晰它们在具体实践中的应用。书中计算是用MATLAB和Simulink完成的，便于上机学习。
哈森 K. 哈里尔（Hassan K. Khalil）?是美国密歇根州立大学电气与计算机工程学院的杰出教授，他是通用汽车公司的顾问，曾发表多篇关于非线性控制的论文。他曾获得2002年IFAC控制工程教材奖、2004年AACC最佳论文奖、2009年最佳导师奖，还是IEEE《Transactions on Automatic Control》、《Automatica and Neural Networks》的副主编、《Automatica for Nonlinear Systems and Control》的编辑，著有《Nonlinear Systems, Third Edtion》一书。
这本书可以看成是从我早期编写的《Nonlinear Systems》演化而来的，它不是那本书的第4版，也不能取代它。本书的宗旨和结构与《Nonlinear Systems》完全不同。《Nonlinear Systems》的定位是讲述非线性系统分析及其在控制中的应用的参考书或者教材，但是本书旨在作为非线性控制的入门教材，它用于一个学期大约40课时的教学。众所周知，严谨是非线性系统理论的特点，写作本书的定位是既不失严谨性，又能让最广大的受众可以接受，因此只有当证明过程对于结论的理解是必要的时候，我们才给出，其余的都给出了参考文献，需要的读者可以按需索骥。对于有些证明，部分读者寻找起来可能有困难，因此我们将它们罗列在本书的附录中。本书的篇幅大约只有《Nonlinear Systems》的一半，割舍了不少内容。那些被割舍的部分并非不重要，只是我觉得不适合入门学习而已。习惯使用《Nonlinear Systems》的教师可能不同意这样的裁减，所以他们依然可以将删减的内容融合进这本教材中，一起讲授。
教师们可以从出版商那里得到本书的电子版练习解答，还可获得部分题目的Simulink模型。本书的配套网站（http://www.pearsonhighered.com/khalil）还提供本书的勘误链接，用户可以通过此网站提交发现的内容错误，还可以从该网站获得本书的PDF课件，以及部分例子的Simulink模型。
书中的计算是通过MATLAB和Simulink完成的，插图是由MATLAB或LATEX的图形工具生成的。英文书封面背景描绘的是公元前3世纪埃及克特西比乌斯的水钟，这是有记录以来第一个反馈控制装置。
在本书的写作过程中，我得到了很多同事、学生以及《Nonlinear Systems》的读者、本书审稿人的帮助。感谢密西根州立大学为我的写作提供了一个良好的写作环境，也感谢美国自然科学基金会为我在非线性反馈控制研究中提供的资助。
Hassan Khalil
电子与电气工程
韩正之 王划 王少华 刘磊坡 谢七月 译：暂无简介
非常感谢机械工业出版社让我来翻译Khalil著的《Nonlinear Control》，这给了我一个推动国内的非线性控制系统理论教学和研究的机会。
1988年5月，我通过博士学位论文答辩，当时，张钟俊教授担任答辩委员会主席，答辩结束后，老先生不容置辩地对我说，今天这里的答辩已经结束了，明天到上海交通大学报到，开展博士后的研究工作。他给我以及由我担任博士生副导师的研究团队的任务是开展对非线性控制系统理论的研究。记得他说过，线性系统的理论已经相对完善，控制理论肯定会向非线性系统发展，我们应该争得这个先机。当时现代非线性理论的代表是微分几何理论，能找到的教材只有A.Isidori著的《Nonlinear Control Systems》。记得我们首先学懂的是反馈线性化理论，谈自忠教授介绍过相关结论，但是为了真正弄明白，我们花了很多时间钻研微分几何。Froubinus定理对于工科学生，即使是博士研究生也仍然是非常玄乎的东西，为了向学生解释向量场、分布和这个定理确实花了很多心思，包括向老先生解释这个定理的意义。
从那个时候开始，为了向我协助指导的和以后由我担任导师的博士生讲授非线性控制理论，我一直在寻觅一本理想的教材。尽管我们也按照“线性化、标准型、镇定、零动态方法、反步法、观测器、无源性理论”主题整理了大量的素材，但是一直没有定下心来编著这样一本教材。在我的研究室里，学生们广泛使用的是Khalil著的《Nonlinear Systems》，开始是英文版，后来有了中文译本。我们普遍觉得这本书非常全面，是一本辞书类的参考书，但不适宜做教材。即使我小范围地给学生讲解，也嫌内容多，但若挑部分内容来讲，由于破坏了原书的系统性，不免要时时补充讲解，很不方便，更不用说将其用作大班课堂教材了。
这次看到Khalil著的这本《Nonlinear Control》，读完它的前言，就觉得这是一本我们盼望已久的可以选为教材的书，于是欣然接受了翻译的任务。我翻译了前言和第1章，谢七月博士翻译了第2章～第5章、刘磊坡博士翻译了第6章～第9章，王划博士翻译了第10章～第13章，附录由她的同事王少华老师完成。他们的译稿经我审改和统稿，同时，我带的博士研究生吴海对照原文做了非常认真的校对。
作为教材，建议先让学生自学附录A的例子，在第一次课可以花45分钟介绍这些例子的内容和原理，而将具体的数学模型留给学生推导。从第二次课开始，讲述本书内容，基本上每次课（100分钟）介绍一章。这样共用去14次课。在课堂上主要介绍结论和讲解例题，重点是这些内容的意义及其在全书中的作用。本书的各章内容相对独立，因此作为教师，进行适当的总结比较就显得很重要了。例如讲完第4章，可以总结一下关于稳定性的各种定义以及对应的Lyapunov判据；讲到第10章，可以总结三种系统设计方法，比较它们的设计特点和适用范围等。现在上海交通大学研究生课程每个学期是16周教学时间，每周两节课正好讲完全书。
尽管译者们都很熟悉非线性控制理论，翻译时也是斟酌再三，但错误仍然难免，原书也有一些明显的错误，虽然都做了处理，但恐有遗漏，敬请同行和读者赐教。
韩正之
2015年10月
出版者的话
译者言
前言
第1章 引论1
1.1 非线性模型1
1.2 非线性现象6
1.3 全书概况7
1.4 练习8
第2章 二维系统12
2.1 线性系统的定性性质13
2.2 平衡点附近的定性性质16
2.3 多重平衡点18
2.4 极限环20
2.5 绘制相图的数字化方法23
2.6 练习24
第3章 平衡点的稳定性27
3.1 基本概念27
3.2 线性化31
3.3 Lyapunov方法33
3.4 不变性原理39
3.5 指数稳定性42
3.6 吸引域44
3.7 Lyapunov逆定理48
3.8 练习49
第4章 时变系统和扰动系统53
4.1 时变系统53
4.2 扰动系统56
4.3 有界性与终极有界性60
4.4 输入状态稳定性66
4.5 练习70
第5章 无源性74
5.1 无记忆函数74
5.2 状态模型77
5.3 正实传递函数80
5.4 与稳定性的联系83
5.5 练习85
第6章 输入输出稳定性88
6.1 稳定性88
6.2 状态模型的稳定性92
6.3 2增益96
6.4 练习100
第7章 反馈系统的稳定性103
7.1 无源性定理103
7.2 小增益定理110
7.3 绝对稳定性113
7.4 练习122
第8章 特殊形式的非线性系统125
8.1 标准型125
8.2 控制器型131
8.3 观测器型137
8.4 练习142
第9章 状态反馈镇定145
9.1 基本概念145
9.2 线性化146
9.3 反馈线性化147
9.4 局部反馈线性化152
9.5 反步法155
9.6 基于无源性的控制160
9.7 控制Lyapunov函数164
9.8 练习167
第10章 状态反馈鲁棒镇定170
10.1 滑模控制170
10.2 Lyapunov再设计方法184
10.3 高增益反馈189
10.4 练习191
第11章 非线性观测器194
11.1 局部观测器195
11.2 扩展Kalman滤波器196
11.3 全局观测器199
11.4 高增益观测器200
11.5 练习204
第12章 输出反馈镇定207
12.1 输出反馈线性化207
12.2 基于无源性的控制208
12.3 基于观测器的控制210
12.4 高增益观测器和分离原理212
12.5 最小相位系统的鲁棒稳定性218
12.6 练习224
第13章 跟踪与调节226
13.1 跟踪控制228
13.2 鲁棒跟踪控制229
13.3 设定点间的转移231
13.4 通过积分控制的鲁棒调节234
13.5 输出反馈237
13.6 练习239
附录A 示例242
附录B 数学知识概述257
附录C 组合Lyapunov函数262
附录D 证明267
参考文献272
符号表281
索引283
