滑模变结构控制MATLAB仿真 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1滑模变结构控制简介 1

1.2变结构控制发展历史 1

1.3滑模变结构控制基本原理 2

1.4滑模面的参数设计 4

1.5滑模变结构控制理论研究方向 4

1.5.1滑模变结构控制系统的抖振问题 4

1.5.2离散系统滑模变结构控制 10

1.5.3自适应滑模变结构控制 10

1.5.4不匹配不确定性系统的滑模变结构控制 11

1.5.5针对时滞系统的滑模变结构控制 11

1.5.6非线性系统的滑模变结构控制 12

1.5.7Terminal滑模变结构控制 12

1.5.8全鲁棒（Global）滑模变结构控制 13

1.5.9滑模观测器的研究 13

1.5.10神经滑模变结构控制 14

1.5.11模糊滑模变结构控制 14

1.5.12积分滑模变结构控制 15

1.6滑模变结构控制应用 15

1.6.1在电机中的应用 15

1.6.2在机器人控制中的应用 15

1.6.3在飞行器控制中的应用 15

1.6.4在倒立摆控制中的应用 16

1.6.5在伺服系统中的应用 16

1.7滑模变结构控制相关研究著作 16

参考文献 17

第2章 滑模控制基本方法 25

2.1滑模面设计及应用实例 25

2.1.1滑模面的参数设计 25

2.1.2一个简单的滑模控制实例 25

2.1.3仿真实例 26

2.2基于趋近律的滑模控制 29

2.2.1几种典型的趋近律 30

2.2.2控制器设计 30

2.2.3仿真实例 31

2.3基于趋近律的滑模鲁棒控制 34

2.3.1系统描述 34

2.3.2仿真实例 35

2.4基于上界的滑模控制 38

2.4.1系统描述 38

2.4.2控制器设计 39

2.4.3仿真实例 39

2.5基于准滑动模态的滑模控制 43

2.5.1准滑动模态 43

2.5.2仿真实例 44

2.6等效滑模控制 50

2.6.1系统描述 50

2.6.2等效控制 50

2.6.3滑模控制 51

2.6.4仿真实例 51

2.7滑模控制的数字化仿真 54

2.7.1基本原理 54

2.7.2仿真实例 55

第3章 几种典型滑模控制 58

3.1基于名义模型的滑模控制 58

3.1.1系统描述 58

3.1.2控制系统结构 58

3.1.3针对名义模型的控制 59

3.1.4滑模控制器的设计 59

3.1.5仿真实例 60

3.2全局滑模控制 66

3.2.1系统描述 66

3.2.2全局滑模函数的设计 66

3.2.3滑模控制器的设计 66

3.2.4仿真实例 67

3.3基于线性化反馈的滑模控制 71

3.3.1线性化反馈控制 71

3.3.2仿真实例 72

3.3.3基于线性化反馈的滑模控制 75

3.3.4仿真实例 76

3.4输入输出反馈线性化控制 79

3.4.1系统描述 79

3.4.2控制器设计 79

3.4.3仿真实例 80

3.5基于输入输出反馈线性化的滑模控制 83

3.5.1系统描述 83

3.5.2控制器设计 83

3.5.3仿真实例 84

3.6模型参考滑模控制 87

3.6.1系统描述 87

3.6.2滑模控制器设计 87

3.6.3仿真实例 88

参考文献 92

第4章 自适应鲁棒滑模控制 93

4.1自适应鲁棒滑模控制 93

4.1.1问题的提出 93

4.1.2自适应滑模控制律的设计 93

4.1.3仿真实例 94

4.2无需物理参数的倒立摆自适应滑模控制 100

4.2.1系统描述 100

4.2.2控制律设计 101

4.2.3仿真实例 103

4.3基于HJI理论的滑模鲁棒控制 108

4.3.1基本原理 108

4.3.2控制器设计与分析 108

4.3.3仿真实例 110

4.4控制输入受限条件下的滑模控制 114

4.4.1基本原理 114

4.4.2控制器设计与分析 115

4.4.3仿真实例 116

4.5基于RBF网络补偿的控制输入受限滑模控制 120

4.5.1系统描述 120

4.5.2基于RBF网络控制受限逼近的滑模控制 120

4.5.3仿真实例 121

参考文献 127

第5章 欠驱动系统滑模控制 128

5.1 LMI及其MATLAB求解 128

5.2基于LMI的欠驱动倒立摆系统滑模控制 129

5.2.1系统描述 129

5.2.2基于等效的滑模控制 130

5.2.3基于辅助反馈的滑模控制分析 130

5.2.4仿真实例 131

5.3一类欠驱动系统的滑模控制 138

5.3.1系统描述 139

5.3.2滑模控制律的设计 139

5.3.3稳定性及收敛性分析 140

5.3.4位置跟踪 141

5.3.5仿真实例 142

5.4 VTOL飞行器滑模控制 154

5.4.1系统描述 154

5.4.2模型解耦 154

5.4.3控制律设计 157

5.4.4仿真实例 159

5.5基于Hurwitz稳定的小车倒立摆滑模控制 166

5.5.1系统描述 166

5.5.2滑模控制律设计 166

5.5.3 Hurwitz稳定性分析 167

5.5.4仿真实例 170

5.6柔性机械手观测器设计及分析 174

5.6.1问题描述 174

5.6.2观测器设计 174

5.6.3观测器分析 175

5.6.4仿真结果 176

5.7基于观测器的柔性关节机械手滑模控制 180

5.7.1观测器的设计 180

5.7.2控制器设计与分析 181

5.7.3仿真实例 183

5.8基于高增益观测器分离定理的滑模控制 188

5.8.1高增益观测器分离定理 188

5.8.2基于高增益观测器的倒立摆控制 188

5.8.3闭环系统分析 190

5.8.4仿真实例 191

5.9基于欠驱动系统解耦算法的滑模控制 196

5.9.1欠驱动系统解耦算法 196

5.9.2倒立摆动力学系统的解耦 197

5.9.3滑模控制器的设计 199

5.9.4滑模参数C的设计 199

5.9.5仿真实例 200

参考文献 204

第6章 反演及动态面滑模控制 206

6.1简单反演滑模控制 206

6.1.1基本原理 206

6.1.2滑模反演控制器的设计 207

6.1.3仿真实例 207

6.2鲁棒反演滑模控制 211

6.2.1系统描述 211

6.2.2 backstepping滑模控制器的设计 211

6.2.3仿真实例 212

6.3自适应反演滑模控制 216

6.3.1控制律的设计 216

6.3.2仿真实例 217

6.4柔性机械手的反演滑模控制 220

6.4.1系统描述 220

6.4.2反演滑模控制器的设计 221

6.4.3仿真实例 224

6.5简单动态面滑模控制 229

6.5.1系统描述 229

6.5.2动态面控制器的设计 230

6.5.3动态面控制器的分析 231

6.5.4动态面滑模控制器的设计 232

6.5.5仿真实例 232

6.6柔性机械手动态面滑模控制 243

6.6.1系统描述 243

6.6.2控制律设计 244

6.6.3稳定性分析 245

6.6.4仿真实例 248

参考文献 257

第7章 基于滤波器及观测器的滑模控制 258

7.1基于低通滤波器的滑模控制 258

7.1.1系统描述 258

7.1.2滑膜控制器设计 258

7.1.3仿真实例 259

7.2基于Kalman滤波器的滑模控制 262

7.2.1系统描述 262

7.2.2 Kalman滤波器原理 263

7.2.3仿真实例 263

7.3基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制 266

7.3.1系统描述 266

7.3.2观测器设计 267

7.3.3仿真实例 267

7.3.4基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制设计 270

7.3.5仿真实例 271

7.4基于高增益观测器的滑模控制 275

7.4.1高增益观测器机理分析 275

7.4.2基于高增益观测器的滑模控制设计 278

7.4.3仿真实例 279

7.5基于扩张观测器的滑模控制 285

7.5.1扩张观测器的设计 286

7.5.2扩张观测器的分析 286

7.5.3仿真实例 288

7.5.4基于扩张观测器的滑模控制设计 293

7.5.5仿真实例 293

7.6基于微分器的滑模控制 297

7.6.1系统描述 298

7.6.2传统滑模控制器的设计 298

7.6.3微分器设计 298

7.6.4基于微分器的滑模控制设计 299

7.6.5仿真实例 300

7.7基于输出延时观测器的滑模控制 305

7.7.1系统描述 305

7.7.2输出延时观测器的设计 305

7.7.3滑模控制器的设计与分析 306

7.7.4仿真实例 306

7.8基于谐振抑制的滑模控制 315

7.8.1谐振抑制滤波器设计 316

7.8.2系统描述 316

7.8.3基于名义模型的滑模控制 318

7.8.4仿真分析 319

参考文献 322

第8章 模糊滑模控制 324

8.1基于模糊切换增益调节的滑模控制 324

8.1.1系统描述 324

8.1.2滑模控制器设计 324

8.1.3模糊规则设计 325

8.1.4仿真实例 326

8.2基于等效控制的模糊滑模控制 333

8.2.1系统描述 333

8.2.2模糊滑模控制律的设计 333

8.2.3仿真实例 333

8.3一种简单的模糊自适应滑模控制 339

8.3.1问题描述 339

8.3.2模糊逼近原理 340

8.3.3控制算法设计与分析 341

8.3.4仿真实例 342

8.4基于线性化反馈的自适应模糊滑模控制 347

8.4.1线性化反馈方法 347

8.4.2滑模控制器设计 347

8.4.3自适应模糊滑模控制器设计 348

8.4.4仿真实例 350

8.5一种简单的切换模糊化自适应滑模控制 357

8.5.1系统描述 357

8.5.2自适应模糊滑模控制器设计 357

8.5.3仿真实例 359

8.6一种复杂的切换模糊化自适应滑模控制 364

8.6.1系统描述 364

8.6.2自适应模糊滑模控制器设计 364

8.6.3仿真实例 366

8.7具有积分滑模面的模糊滑模控制 373

8.7.1系统描述 373

8.7.2控制器的设计 373

8.7.3仿真实例 374

8.8控制输入模糊化的自适应滑模控制 379

8.8.1系统描述 379

8.8.2控制器的设计 379

8.8.3自适应控制算法设计 380

8.8.4仿真实例 381

8.9基于模糊补偿的机械手自适应模糊滑模控制 387

8.9.1系统描述 387

8.9.2基于模糊补偿的滑模控制 388

8.9.3只对摩擦进行模糊补偿的滑模控制 389

8.9.4仿真实例 390

参考文献 397

第9章 神经网络滑模控制 399

9.1一种简单的RBF网络自适应滑模控制 399

9.1.1问题描述 399

9.1.2 RBF网络原理 399

9.1.3控制算法设计与分析 400

9.1.4仿真实例 400

9.2 RBF网络自适应鲁棒滑模控制 404

9.2.1问题描述 404

9.2.2基于RBF网络逼近f（·）的滑模控制 404

9.2.3仿真实例 405

9.3一种复杂的RBF网络自适应鲁棒滑模控制 410

9.3.问题描述 410

9.3.2基于RBF网络逼近f（·）和g（·）的滑模控制 410

9.3.3仿真实例 412

9.4基于模型逼近的机械手RBF网络自适应滑模控制 417

9.4.1问题描述 417

9.4.2基于RBF神经网络逼近的滑模控制 418

9.4.3稳定性及收敛性分析 418

9.4.4仿真实例 420

9.5基于神经网络的直接自适应滑模控制 429

9.5.1系统描述 429

9.5.2理想的滑模控制器及神经网络逼近 430

9.5.3控制器设计及分析 431

9.5.4仿真实例 432

9.6基于神经网络最小参数学习法的自适应滑模控制 436

9.6.1问题描述 436

9.6.2基于RBF网络逼近的自适应控制 437

9.6.3仿真实例 438

9.7基于RBF网络最小参数学习法的机械手自适应控制 443

9.7.1问题的提出 443

9.7.2基于神经网络逼近的滑模控制 443

9.7.3基于单参数的自适应滑模控制 444

9.7.4仿真实例 446

参考文献 454

第10章 离散滑模控制 455

10.1离散滑模控制描述 455

10.2离散时间滑模控制的特性 455

10.2.1准滑动模态 455

10.2.2离散滑模的存在性和可达性 456

10.2.3离散滑模控制的不变性 456

10.3基于趋近律的离散滑模控制 457

10.3.1离散趋近律的设计 457

10.3.2离散控制律的设计 458

10.3.3仿真实例 458

10.3.4基于趋近律的离散滑模控制位置跟踪 460

10.3.5仿真实例 461

10.4基于等效控制的离散滑模控制 467

10.4.1控制器设计 467

10.4.2稳定性分析 467

10.4.3仿真实例 469

10.5基于变速趋近律的滑模控制 471

10.5.1变速趋近律设计 471

10.5.2基于变速趋近律的滑模控制设计 471

10.5.3基于组合趋近律的控制 473

10.5.4仿真实例 473

10.6自适应离散滑模控制 477

10.6.1离散指数趋近律控制的抖振分析 477

10.6.2自适应滑模控制器的设计 478

10.6.3仿真实例 479

10.7离散滑模控制的设计与分析 482

10.7.1系统描述 482

10.7.2控制器设计与分析 482

10.7.3仿真实例 484

10.8基于干扰观测器的离散滑模控制 486

10.8.1系统描述 486

10.8.2基于干扰观测器的离散滑模控制 486

10.8.3干扰观测器的收敛性分析 487

10.8.4稳定性分析 488

10.8.5仿真实例 489

参考文献 492

第11章 机械手滑模控制 493

11.1机械手动力学模型及特性 493

11.2基于名义模型的机械手滑模鲁棒控制——上界方法 494

11.2.1系统描述 494

11.2.2控制律设计 494

11.2.3仿真实例 495

11.3基于名义模型的机械手滑模鲁棒控制——PI鲁棒方法 500

11.3.1问题描述 500

11.3.2控制器设计 500

11.3.3稳定性分析 501

11.3.4仿真实例——双关节机械手滑模控制 502

11.4基于名义模型的机械手滑模控制——趋近律方法 508

11.4.1设计原理 508

11.4.2基于名义模型的机械手指数趋近律的设计 509

11.4.3仿真实例 510

11.5基于低通滤波器的机械手滑模控制 515

11.5.1机械手动态方程 515

11.5.2滑模控制器的设计 516

11.5.3仿真实例——单关节机械手滑模控制 517

11.5.4仿真实例——双关节机械手滑模控制 521

11.6机械手自适应滑模控制 527

11.6.1系统描述 527

11.6.2自适应滑模控制器的设计 528

11.6.3仿真实例 529

11.7机械手滑模控制的收敛性分析 537

参考文献 539