非线性是自然界和工程技术中最普遍的现象,自动控制领域一直寻求能够直接对非线性系统进行设计与处理的方法,设计一种用于非线性系统控制的高性能控制器又是一个有重大理论价值与实践意义的问题。本文立足于这一问题,从系统稳定性分析及性能优化出发,旨在从理论层面对多维泰勒网控制器在非线性系统中的应用研究提供一定的基础。多维泰勒网控制器是在线性控制器基础上扩展的一种新型固定结构控制器,采用类似泰勒级数展开的形式对输入信号进行指定幂次的高阶扩展,从而使控制器存在良好的逼近性能。这样,控制器就具备了实时性好,结构简单易于工程实现且自身具有改进系统响应的能力。同时又可以凭借控制器的固定结构,从一定程度上弱化控制器设计对系统模型信息的依赖。针对这一情况,本文围绕多维泰勒网控制器在非线性系统中的应用问题展开研究,主要探讨了几类非线性系统使用多维泰勒网控制器时需要什么样的假设条件,控制器需要处理系统的什么信息,系统性能与控制器参数之间有着什么样的关系和控制器如何实现四个问题。全文的研究工作面向不同数学工具描述的三类四种非线性系统,同时还兼顾工程实际中出现的一些限制条件。论文的主要工作概括如下:1.针对具有零阶保持器的单入单出采样非线系统的跟踪控制与性能优化问题,提出了一种基于离散多维泰勒网控制器的新型控制方法。使用反馈线性化理论和Delta算子理论,证明了离散多维泰勒网控制器可以使单入单出非线性系统的输出响应渐近跟踪给定的参考信号。无需在线优化,离散多维泰勒网控制器可以使系统实现动态调节,从而达到优化闭环系统性能的目的。通过前述证明过程明确了离散多维泰勒器控制器在单入单出采样非线性系统中应用时系统应满足的假设条件,论证了系统响应与控制器参数之间的关系,给出了一个易于实现的控制器设计过程。此外,通过一个数值算例验证了离散多维泰勒网控制器用于单入单出采样非线性系统时,不仅实现了系统的渐近跟踪控制,还得到了较好的系统性能。2.在非线性系统存在状态时变时滞的情况下,针对单入单出非线性时变时滞系统的渐近稳定和性能优化问题,提出了一种基于多维泰勒网控制器的新型控制方法。利用增广反馈线性化方法、Lyapunov-Razumikhin定理以及多项式逼近定理,证明了多维泰勒网控制器可以镇定单入单出非线性时变时滞系统,并且无需系统在线优化便可按给定的性能指标进行动态调节,从而达到改善系统暂态响应的目的。通过证明过程明确了多维泰勒器控制器渐近镇定单入单出非线性时变时滞系统时系统应满足的假设条件,论证了系统响应与控制器参数之间的关系,给出了一个易于实现的控制器设计过程。并且通过一个工程中常见的连续搅拌反应釜(CSTR)系统和一个数值算例,验证了多维泰勒网控制器用于单入单出非线性时变时滞系统时不仅可以渐近镇定系统状态,还可以优化系统性能。3.考虑了工程中常见的执行器饱和现象,研究了控制输入以非线性隐含的形式作用于系统的多入多出非仿射非线性系统的多维泰勒网渐近跟踪和性能优化问题,提出了一种基于多维泰勒网控制器的新型控制方法。通过构造滤波变量及其相关估计式,证明了多维泰勒网控制器可以使多入多出非仿射非线性系统实现渐近跟踪控制。通过多项式逼近定理,证明了系统无需在线优化即可通过动态调节实现改善系统暂态响应的目的。在这个证明过程中明确了多维泰勒网控制器需采用两自由度控制和系统应具备的假设条件,论证了系统响应与控制器参数之间的关系,给出了一个易于实现的控制器设计过程。通过一个两关节机械臂数值算例,验证了多维泰勒网控制器用于考虑执行器饱和的多入多出非线性系统,不仅实现了系统的渐近跟踪控制而且还得到了较理想的系统性能。4.在前述考虑执行器饱和的非线性系统多维泰勒网跟踪控制问题和非线性时变时滞系统多维泰勒网镇定控制问题研究的基础上,研究了考虑时变时滞与非线性双重影响下的非线性时变时滞系统的跟踪控制和性能优化问题,提出了一种基于多维泰勒网控制器的新型控制方法。利用增广反馈线性化方法和Lyapunov-Razumikhin定理,借助滤波变量及其相关估计式,证明了多维泰勒网控制器可以使考虑执行器饱和的非线性时变时滞系统实现对给定信号的跟踪控制。凭借多项式逼近定理,基于多维泰勒网控制器的非线性时变时滞系统无需在线优化即可改善系统的暂态响应。在证明过程中,明确了多维泰勒网控制器需采用两自由度控制和系统应具备的假设条件,论证了系统响应与控制器参数之间的关系,给出了一个易于实现的控制器设计过程。对一个单入单出连续搅拌反应釜(CSTR)系统和两入两出非线性时变时滞系统分别进行了数值仿真,验证了多维泰勒网控制器不仅可以使前述系统实现渐近跟踪,而且还可以优化系统性能。在两入两出非线性时变时滞系统数值仿真的基础上,初步探讨了多入多出非线性时变时滞系统的多维泰勒网控制问题。