电子信息与电气工程技术丛书 滑模变结构控制MATLAB仿真 基本理论与设计方法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

1.5.7 Terminal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

1.5.13 高阶滑模控制 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 16

1.6.3 在飞行器控制中的应用 16

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 17

1.8 控制系统S函数设计 17

1.8.1 S函数介绍 17

1.8.2 S函数基本参数 17

1.8.3 S函数描述实例 18

1.9 简单自适应控制系统设计实例 19

1.9.1 系统描述 19

1.9.2 滑模控制律设计 19

1.9.3 仿真实例 20

附录 24

参考文献 24

第2章 滑模控制基本方法 33

2.1 滑模面设计及应用实例 33

2.1.1 滑模面的参数设计 33

2.1.2 滑模控制的工程意义 33

2.1.3 一个简单的滑模控制实例 34

2.1.4 仿真实例 35

2.2 基于趋近律的滑模控制 38

2.2.1 几种典型的趋近律 39

2.2.2 控制器设计 40

2.2.3 仿真实例 40

2.3 基于趋近律的滑模鲁棒控制 46

2.3.1 系统描述 46

2.3.2 仿真实例 47

2.4 基于上界的滑模控制 51

2.4.1 系统描述 51

2.4.2 控制器设计 51

2.4.3 仿真实例 52

2.5 基于准滑动模态的滑模控制 56

2.5.1 准滑动模态 56

2.5.2 仿真实例 57

2.6 基于连续切换的滑模控制 62

2.6.1 双曲正切函数性质 62

2.6.2 基于双曲正切函数的滑模控制 64

2.6.3 仿真实例 66

2.7 等效滑模控制 69

2.7.1 系统描述 69

2.7.2 等效控制 69

2.7.3 滑模控制 70

2.7.4 仿真实例 70

2.8 滑模控制的数字化仿真 73

2.8.1 基本原理 74

2.8.2 仿真实例 74

参考文献 78

第3章 几种典型滑模控制 79

3.1 基于名义模型的滑模控制 79

3.1.1 系统描述 79

3.1.2 控制系统结构 79

3.1.3 针对名义模型的控制 79

3.1.4 滑模控制器的设计 80

3.1.5 仿真实例 81

3.2 全局滑模控制 87

3.2.1 系统描述 87

3.2.2 全局滑模函数的设计 87

3.2.3 滑模控制器的设计 88

3.2.4 仿真实例 89

3.3 基于线性化反馈的滑模控制 93

3.3.1 线性化反馈控制 93

3.3.2 仿真实例 93

3.3.3 基于线性化反馈的滑模控制 97

3.3.4 仿真实例 97

3.4 输入输出反馈线性化控制 101

3.4.1 系统描述 101

3.4.2 控制器设计 101

3.4.3 仿真实例 102

3.5 基于输入输出反馈线性化的滑模控制 105

3.5.1 系统描述 105

3.5.2 控制器设计 105

3.5.3 仿真实例 106

3.6 模型参考滑模控制 110

3.6.1 系统描述 110

3.6.2 滑模控制器设计 110

3.6.3 仿真实例 111

参考文献 115

第4章 自适应鲁棒滑模控制 116

4.1 自适应鲁棒滑模控制描述 116

4.1.1 问题的提出 116

4.1.2 自适应滑模控制律的设计 116

4.1.3 仿真实例 118

4.2 无须物理参数的倒立摆自适应滑模控制 124

4.2.1 系统描述 124

4.2.2 控制律设计 125

4.2.3 仿真实例 126

4.3 基于HJI理论的滑模鲁棒控制 132

4.3.1 基本原理 132

4.3.2 控制器设计与分析 133

4.3.3 仿真实例 134

参考文献 138

第5章 基于干扰及输出测量延迟观测器的滑模控制 139

5.1 基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制 139

5.1.1 系统描述 139

5.1.2 观测器设计 139

5.1.3 仿真实例 140

5.1.4 基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制 142

5.1.5 仿真实例 143

5.2 基于指数收敛干扰观测器的滑模控制 148

5.2.1 系统描述 148

5.2.2 指数收敛干扰观测器的问题提出 148

5.2.3 指数收敛干扰观测器的设计 149

5.2.4 滑模控制器的设计与分析 149

5.2.5 仿真实例 150

5.3 基于输出延时观测器的滑模控制 157

5.3.1 系统描述 157

5.3.2 输出延迟观测器的设计 158

5.3.3 滑模控制器的设计与分析 158

5.3.4 仿真实例 160

5.4 一种时变测量延迟观测器及滑模控制 169

5.4.1 系统描述 169

5.4.2 输出延迟观测器的设计 169

5.4.3 按A-KC为Hurwitz进行K的设计 170

5.4.4 观测器仿真实例 170

5.4.5 基于时变测量输出延迟观测器的滑模控制 175

5.4.6 闭环控制仿真实例 176

参考文献 180

第6章 反演及动态面滑模控制 181

6.1 简单反演滑模控制 181

6.1.1 基本原理 181

6.1.2 滑模反演控制器的设计 182

6.1.3 仿真实例 183

6.2 鲁棒反演滑模控制 187

6.2.1 系统描述 187

6.2.2 Backstepping滑模控制器的设计 187

6.2.3 仿真实例 189

6.3 自适应反演滑模控制 192

6.3.1 控制律的设计 192

6.3.2 仿真实例 193

6.4 简单动态面滑模控制 197

6.4.1 系统描述 197

6.4.2 动态面控制器的设计 197

6.4.3 动态面控制器的分析 199

6.4.4 动态面滑模控制器的设计 200

6.4.5 仿真实例 200

6.5 基于反演的动态滑模控制 212

6.5.1 系统描述 212

6.5.2 控制律设计 212

6.5.3 仿真实例 213

参考文献 216

第7章 基于滤波器及状态观测器的滑模控制 217

7.1 基于低通滤波器的滑模控制 217

7.1.1 系统描述 217

7.1.2 滑模控制器设计 217

7.1.3 仿真实例 218

7.2 基于Kalman滤波器的滑模控制 222

7.2.1 系统描述 222

7.2.2 卡尔曼滤波器原理 222

7.2.3 仿真实例 223

7.3 基于高增益观测器的滑模控制 227

7.3.1 高增益观测器机理分析 227

7.3.2 高增益观测器的滑模控制器设计 228

7.3.3 仿真实例 230

7.4 基于扩张观测器的滑模控制 237

7.4.1 扩张观测器的设计 237

7.4.2 扩张观测器的分析 238

7.4.3 仿真实例 240

7.4.4 基于扩张观测器的滑模控制器设计 245

7.4.5 仿真实例 246

7.5 基于高增益微分器的滑模控制 250

7.5.1 系统描述 250

7.5.2 传统滑模控制器的设计 251

7.5.3 高增益微分器设计 251

7.5.4 高增益微分器的滑模控制器设计 252

7.5.5 仿真实例 253

7.6 基于K观测器的高阶系统设计与分析 258

7.6.1 K观测器设计与分析 258

7.6.2 按Aο为Hurwitz进行k的设计 260

7.6.3 基于K观测器的高阶系统滑模控制 260

7.6.4 仿真实例 262

参考文献 267

第8章 模糊滑模控制 269

8.1 基于模糊切换增益调节的滑模控制 269

8.1.1 系统描述 269

8.1.2 滑模控制器设计 270

8.1.3 模糊规则设计 270

8.1.4 仿真实例 272

8.2 基于等效控制的模糊滑模控制 278

8.2.1 系统描述 279

8.2.2 模糊滑模控制律的设计 279

8.2.3 仿真实例 279

8.3 一种简单的模糊自适应滑模控制 286

8.3.1 问题描述 286

8.3.2 模糊逼近原理 287

8.3.3 控制算法设计与分析 288

8.3.4 仿真实例 289

8.4 基于线性化反馈的自适应模糊滑模控制 294

8.4.1 线性化反馈方法 294

8.4.2 滑模控制器设计 295

8.4.3 自适应模糊滑模控制器设计 296

8.4.4 仿真实例 298

8.5 一种简单的切换模糊化自适应滑模控制 305

8.5.1 系统描述 306

8.5.2 自适应模糊滑模控制器设计 306

8.5.3 仿真实例 307

8.6 一种复杂的切换模糊化自适应滑模控制 313

8.6.1 系统描述 313

8.6.2 自适应模糊滑模控制器设计 313

8.6.3 仿真实例 315

8.7 具有积分滑模面的模糊滑模控制 323

8.7.1 系统描述 323

8.7.2 控制器的设计 323

8.7.3 仿真实例 323

8.8 控制输入模糊化的自适应滑模控制 328

8.8.1 系统描述 328

8.8.2 控制器的设计 328

8.8.3 自适应控制算法设计 329

8.8.4 仿真实例 331

参考文献 336

第9章 神经网络滑模控制 337

9.1 一种简单的RBF网络自适应滑模控制 337

9.1.1 问题描述 337

9.1.2 RBF网络原理 338

9.1.3 控制算法设计与分析 338

9.1.4 仿真实例 339

9.2 RBF网络自适应鲁棒滑模控制 343

9.2.1 问题描述 343

9.2.2 基于RBF网络逼近f（·）的滑模控制 343

9.2.3 仿真实例 344

9.3 一种复杂的RBF网络自适应鲁棒滑模控制 349

9.3.1 问题描述 349

9.3.2 基于RBF网络逼近f（·）和g（·）的滑模控制 349

9.3.3 仿真实例 351

9.4 基于神经网络的直接自适应滑模控制 356

9.4.1 系统描述 356

9.4.2 理想的滑模控制器及神经网络逼近 357

9.4.3 控制器设计及分析 358

9.4.4 仿真实例 359

9.5 基于神经网络最小参数学习法的自适应滑模控制 364

9.5.1 问题描述 364

9.5.2 基于RBF网络逼近的自适应控制 365

9.5.3 仿真实例 366

9.6 基于RBF网络摩擦补偿的滑模控制 371

9.6.1 系统描述 371

9.6.2 基于RBF网络逼近的滑模控制 371

9.6.3 仿真实例 372

参考文献 377

第10章 离散滑模控制 378

10.1 离散滑模控制描述 378

10.2 离散时间滑模控制的特性 378

10.2.1 准滑动模态 378

10.2.2 离散滑模的存在性和可达性 379

10.2.3 离散滑模控制的不变性 379

10.3 基于趋近律的离散滑模控制 380

10.3.1 离散趋进律的设计 380

10.3.2 离散控制律的设计 381

10.3.3 仿真实例 381

10.3.4 基于趋近律的离散滑模控制位置跟踪 384

10.3.5 仿真实例 385

10.4 基于等效控制的离散滑模控制 391

10.4.1 控制器设计 391

10.4.2 稳定性分析 392

10.4.3 仿真实例 393

10.5 基于变速趋近律的滑模控制 395

10.5.1 变速趋近律设计 395

10.5.2 基于变速趋近律的滑模控制 396

10.5.3 基于组合趋近律的控制 397

10.5.4 仿真实例 398

10.6 自适应离散滑模控制 403

10.6.1 离散指数趋近律控制的抖振分析 403

10.6.2 自适应滑模控制器的设计 404

10.6.3 仿真实例 405

10.7 离散滑模控制的设计与分析 409

10.7.1 系统描述 409

10.7.2 控制器设计与分析 409

10.7.3 仿真实例 411

10.8 基于干扰观测器的离散滑模控制 414

10.8.1 系统描述 414

10.8.2 基于干扰观测器的离散滑模控制 414

10.8.3 干扰观测器的收敛性分析 414

10.8.4 稳定性分析 415

10.8.5 仿真实例 417

参考文献 420

第11章 基于LMI的滑模控制 421

11.1 LMI及其MATLAB求解 421

11.1.1 传统的LMI求解方法 421

11.1.2 新的LMI求解方法——YALMIP工具箱 422

11.1.3 YALMIP工具箱仿真实例 423

11.2 基于LMI的一类线性系统控制 424

11.2.1 系统描述 424

11.2.2 基于LMI的线性系统稳定镇定 424

11.2.3 基于LMI的线性系统跟踪控制 425

11.2.4 仿真实例 425

11.3 基于LMI的一类线性系统滑模鲁棒控制 432

11.3.1 系统描述 432

11.3.2 控制器设计 432

11.3.3 仿真实例 433

11.4 基于LMI的Lipschitz非线性系统稳定镇定 439

11.4.1 系统描述 439

11.4.2 镇定控制器设计 439

11.4.3 仿真实例 440

11.5 基于LMI的Lipschitz非线性系统跟踪控制 445

11.5.1 系统描述 445

11.5.2 跟踪控制器设计 446

11.5.3 仿真实例 447

11.6 基于LMI的欠驱动倒立摆系统滑模控制 452

11.6.1 系统描述 453

11.6.2 基于等效的滑模控制 453

11.6.3 基于辅助反馈的滑模控制 454

11.6.4 仿真实例 455

11.7 基于LMI的混沌系统动态补偿滑模控制 462

11.7.1 系统描述 462

11.7.2 传统的基于LMI的滑模控制 462

11.7.3 基于动态补偿的LMI滑模控制 463

11.7.4 仿真实例 465

参考文献 473

第12章 Terminal滑模控制 474

12.1 一种非线性系统的Terminal滑模控制 474

12.1.1 系统描述 474

12.1.2 Terminal滑模控制器设计 474

12.1.3 仿真实例 478

12.2 快速Terminal滑模控制 483

12.2.1 传统快速Terminal滑模控制 483

12.2.2 非奇异Terminal滑模控制 485

12.2.3 仿真实例 486

12.3 全局快速Terminal滑模控制 490

12.3.1 全局快速Terminal滑动模态 491

12.3.2 全局快速滑模控制器的设计及分析 492

12.3.3 全局快速滑模控制的鲁棒性分析 497

参考文献 504