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滑模变结构控制MATLAB仿真
作者：刘金琨
出版社：清华大学出版社
出版时间：2005-10-01
ISBN：9787302111443
定价：¥48.00
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内容简介
本书从MATLAB仿真角度系统地介绍了滑模变结构控制的基本理论、基本方法和应用技术，是作者多年来从事控制系统教学和科研工作的结晶，同时融入了国内外同行近年来所取得的新成果。全书共分10章，包括滑模变结构控制发展综述、连续时间系统滑模控制、离散时间系统滑模控制、模糊滑模控制、神经滑模控制、基于反演设计的滑模控制、动态滑模控制、基于干扰估计的滑模控制、Terminal滑模控制以及几种新型滑模控制。 每种控制方法都通过MATLAB仿真程序进行了仿真分析。 本书各部分内容既相互联系又相互独立，读者可根据需要选择学习。本书适用于从事生产过程自动化、计算机应用、机械电子和电气自动化领域工作的工程技术人员学习，也可作为大专院校工业自动化、自动控制、机械电子、自动化仪表、计算机应用等专业的教学参考书。
作者简介
1997年获东北大学自动控制系博士学位。1997年至l 999年在浙江大学工业控制技术研究所从事博士后研究工作。现为北京航空航天大学自动控制系副教授。主要从事智能控制、滑模变结构控制的理论及应用研究。主持国家自然基金等科研项目10余项，以第一作者发表学术论文60余篇。已出版《智能控制》、 《先进PID控制及其MATLAB仿真》等专著。本书从MATLAB仿真角度系统地介绍了滑模变结构控制的基本理论、基本方法和应用技术，是作者多年来从事控制系统教学和科研工作的结晶，同时融入了国内外同行近年来所取得的新成果。
目录
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滑模变结构控制理论的研究方向4
1.4.1滑模变结构控制系统的抖振问题4
1.4.2离散系统滑模变结构控制9
1.4.3自适应滑模变结构控制9
1.4.4非匹配不确定性系统的滑模变结构控制10
1.4.5针对时滞系统的滑模变结构控制10
1.4.6非线性系统的滑模变结构控制10
1.4.7Terminal滑模变结构控制11
1.4.8全鲁棒滑模变结构控制11
1.4.9滑模观测器的研究12
1.4.10神经滑模变结构控制12
1.4.11模糊滑模变结构控制13
1.4.12积分滑模变结构控制13
1.5滑模变结构控制应用13
1.5.1在电机中的应用13
1.5.2在机器人控制中的应用14
1.5.3在飞行器控制中的应用14
1.5.4在倒立摆控制中的应用14
1.5.5在伺服系统中的应用14
参考文献15
第2章连续时间系统滑模控制22
2.1滑动模态的存在和到达条件22
2.2等效控制及滑动模态方程22
2.2.1等效控制22
2.2.2滑动模态运动方程23
2.3滑模变结构控制匹配条件及不变性23
2.4滑模控制器设计基本方法24
2.5基于比例切换函数的滑模控制25
2.5.1控制器设计方法25
2.5.2仿真实例25
2.6台车式倒立摆的滑模控制30
2.6.1台车式倒立摆模型30
2.6.2滑模控制器设计31
2.6.3仿真实例31
2.7用趋近律方法设计滑模控制器35
2.7.1几种典型的趋近律35
2.7.2基于趋近律的滑模控制36
2.7.3基于趋近律的位置跟踪40
2.8准滑动模态控制44
2.8.1准滑动模态控制原理44
2.8.2仿真实例45
2.9滑模控制在低速摩擦伺服系统中的应用50
2.9.1伺服系统摩擦模型50
2.9.2一个典型伺服系统描述51
2.9.3滑模控制器设计52
2.9.4仿真实例52
2.10一种基于上下界的滑模控制器设计59
2.10.1系统描述59
2.10.2滑模控制器设计59
2.10.3仿真实例60
参考文献64
第3章离散时间系统滑模控制65
3.1离散滑模控制描述65
3.2离散时间滑模控制的特性65
3.2.1准滑动模态65
3.2.2离散滑模的存在性和可达性66
3.2.3离散滑模控制的不变性66
3.3基于趋近律的离散滑模控制67
3.3.1离散趋近律的设计67
3.3.2离散控制律的设计68
3.3.3仿真实例68
3.4基于等效控制的离散滑模控制71
3.4.1控制器设计71
3.4.2仿真实例73
3.4.3位置跟踪控制器的设计75
3.4.4仿真实例77
3.5基于趋近律的离散滑模控制位置跟踪81
3.5.1控制器设计81
3.5.2仿真实例82
3.6基于滤波器的趋近律滑模控制88
3.6.1Kalman滤波器的设计88
3.6.2仿真实例89
3.7基于变速趋近律的滑模控制93
3.7.1变速趋近律及控制93
3.7.2基于组合趋近律的控制95
3.7.3仿真实例96
3.8自适应离散滑模控制101
3.8.1离散指数趋近律控制的抖振分析101
3.8.2自适应滑模控制器的设计102
3.8.3仿真实例103
参考文献108
第4章模糊滑模控制109
4.1常规模糊滑模控制109
4.1.1基本原理109
4.1.2模糊滑模控制器的设计109
4.1.3仿真实例111
4.2基于模糊自适应调节的滑模控制117
4.2.1模糊自适应调节原理117
4.2.2仿真实例117
4.3基于模糊切换增益调节的滑模控制123
4.3.1系统描述123
4.3.2滑模控制器设计123
4.3.3模糊控制器设计124
4.3.4仿真实例126
4.4基于等效控制的模糊滑模控制141
4.4.1系统描述141
4.4.2滑模控制器设计141
4.4.3模糊控制器设计142
4.4.4仿真实例143
4.5基于线性化反馈的自适应模糊滑模控制150
4.5.1线性化反馈方法150
4.5.2滑模控制器设计151
4.5.3自适应模糊滑模控制器设计151
4.5.4仿真实例153
4.6基于切换模糊化的自适应模糊滑模控制161
4.6.1系统描述162
4.6.2自适应模糊滑模控制器设计162
4.6.3仿真实例164
4.7具有积分滑模面的模糊自适应滑模控制171
4.7.1系统描述171
4.7.2模糊控制器的设计172
4.7.3仿真实例172
4.8自适应模糊滑模控制179
4.8.1控制器设计179
4.8.2自适应控制算法设计179
4.8.3仿真实例181
参考文献187
第5章神经滑模控制188
5.1RBF神经网络逼近188
5.1.1网络结构188
5.1.2逼近算法188
5.1.3仿真实例189
5.2基于RBF神经网络的等效滑模控制196
5.2.1系统描述196
5.2.2等效控制器设计196
5.2.3神经滑模控制器设计197
5.2.4仿真实例198
5.3RBF神经滑模控制202
5.3.1控制器设计202
5.3.2仿真实例203
5.4基于RBF网络上界自适应学习的滑模控制207
5.4.1系统描述207
5.4.2控制器的设计208
5.4.3仿真实例211
5.5基于线性化反馈的神经网络滑模控制217
5.5.1线性化反馈方法217
5.5.2滑模控制器的设计218
5.5.3自适应神经滑模控制器的设计218
5.5.4仿真实例220
5.6基于RBF网络切换增益调节的滑模控制226
5.6.1系统描述227
5.6.2固定增益滑模控制器的设计227
5.6.3基于RBF网络的增益调节228
5.6.4仿真实例229
参考文献235
第6章基于反演设计的滑模控制236
6.1一种简单反演控制器的设计236
6.1.1基本原理236
6.1.2仿真实例237
6.2自适应反演滑模控制240
6.2.1系统描述240
6.2.2Backstepping滑模控制器的设计241
6.2.3仿真实例242
6.2.4自适应Backstepping滑模控制器的设计246
6.2.5仿真实例247
6.3基于名义模型的反演滑模控制251
6.3.1系统描述251
6.3.2控制系统结构252
6.3.3名义模型Backstepping控制器的设计252
6.3.4实际对象全局滑模控制器的设计253
6.3.5仿真实例255
6.4移动机器人的滑模轨迹跟踪控制262
6.4.1移动机器人运动学模型262
6.4.2切换函数的设计264
6.4.3滑模控制器设计264
6.4.4仿真实例265
6.5一种简单的移动机器人变结构控制276
6.5.1控制器设计276
6.5.2稳定性分析276
6.5.3仿真实例276
参考文献278
第7章动态滑模控制279
7.1一阶动态滑模控制279
7.1.1控制器的设计279
7.1.2仿真实例279
7.2基于动态切换函数的动态滑模控制283
7.2.1控制器的设计283
7.2.2仿真实例285
7.3基于反演设计的自适应动态滑模控制289
7.3.1常规自适应滑模控制器289
7.3.2仿真实例289
7.3.3反演自适应动态滑模控制292
7.3.4仿真实例294
7.3.5新型反演自适应动态滑模控制298
7.3.6仿真实例298
参考文献302
第8章基于干扰估计的滑模控制303
8.1一种简单滑模观测器的设计303
8.1.1系统描述303
8.1.2仿真实例303
8.2基于干扰观测器的连续滑模控制304
8.2.1系统描述305
8.2.2常规滑模控制器305
8.2.3带干扰观测器的滑模控制器306
8.2.4仿真实例307
8.3基于干扰观测器的离散滑模控制313
8.3.1系统描述313
8.3.2基于干扰观测器的离散滑模控制器313
8.3.3稳定性分析314
8.3.4仿真实例316
8.3.5基于饱和函数的控制器319
8.3.6稳定性分析320
8.3.7仿真实例321
8.4灰色滑模控制324
8.4.1系统描述325
8.4.2灰色滑模控制器的设计325
8.4.3仿真实例326
参考文献332
第9章Terminal滑模控制333
9.1一种高阶MIMO非线性系统的Terminal滑模控制333
9.1.1系统描述333
9.1.2Terminal滑模控制器设计333
9.1.3仿真实例之一: SISO系统的Terminal滑模控制336
9.1.4仿真实例之二： MIMO系统的Terminal滑模控制343
9.2动态Terminal滑模控制352
9.2.1系统描述352
9.2.2动态Terminal滑模控制器的设计352
9.2.3仿真实例355
9.3快速Terminal滑模控制器的设计360
9.3.1快速Terminal滑模的设计360
9.3.2全局快速滑模控制器的设计362
9.3.3全局快速滑模到达时间及稳定性分析363
9.3.4仿真实例364
9.3.5位置跟踪控制器的设计368
9.3.6仿真实例368
9.3.7具有鲁棒性的全局快速滑模控制372
9.3.8仿真实例374
9.4非奇异Terminal滑模控制379
9.4.1普通Terminal滑模控制379
9.4.2非奇异Terminal滑模控制器的设计380
9.4.3仿真实例381
9.4.4刚性机器人非奇异Terminal滑模控制386
9.4.5仿真实例388
参考文献396
第10章几种新型滑模控制397
10.1二阶不确定系统的全局滑模控制397
10.1.1系统描述397
10.1.2全局滑模切换函数设计397
10.1.3控制器设计398
10.1.4稳定性分析398
10.1.5仿真实例399
10.2N阶不确定系统的全局滑模控制403
10.2.1系统描述403
10.2.2控制器设计403
10.2.3稳定性分析404
10.2.4仿真实例408
10.3基于滤波器的机器人滑模控制414
10.3.1机器人动态方程414
10.3.2滑模控制器的设计414
10.3.3仿真实例之一416
10.3.4仿真实例之二420
10.4一种基于积分切换函数的自适应滑模控制427
10.4.1系统描述427
10.4.2积分型切换函数的设计427
10.4.3滑模控制器的设计428
10.4.4仿真实例428
10.4.5自适应滑模控制器的设计431
10.4.6仿真实例432
10.5基于积分型切换增益的滑模控制436
10.5.1系统描述 436
10.5.2常规滑模控制器的设计436
10.5.3具有积分型切换增益的滑模控制器437
10.5.4仿真实例438
10.6模型参考滑模控制445
10.6.1系统描述445
10.6.2滑模控制器设计446
10.6.3仿真实例446
参考文献452
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滑模变结构控制理论的研究方向4
1.4.1滑模变结构控制系统的抖振问题4
1.4.2离散系统滑模变结构控制9
1.4.3自适应滑模变结构控制9
1.4.4非匹配不确定性系统的滑模变结构控制10
1.4.5针对时滞系统的滑模变结构控制10
1.4.6非线性系统的滑模变结构控制10
1.4.7Terminal滑模变结构控制11
1.4.8全鲁棒滑模变结构控制11
1.4.9滑模观测器的研究12
1.4.10神经滑模变结构控制12
1.4.11模糊滑模变结构控制13
1.4.12积分滑模变结构控制13
1.5滑模变结构控制应用13
1.5.1在电机中的应用13
1.5.2在机器人控制中的应用14
1.5.3在飞行器控制中的应用14
1.5.4在倒立摆控制中的应用14
1.5.5在伺服系统中的应用14
参考文献15
第2章连续时间系统滑模控制22
2.1滑动模态的存在和到达条件22
2.2等效控制及滑动模态方程22
2.2.1等效控制22
2.2.2滑动模态运动方程23
2.3滑模变结构控制匹配条件及不变性23
2.4滑模控制器设计基本方法24
2.5基于比例切换函数的滑模控制25
2.5.1控制器设计方法25
2.5.2仿真实例25
2.6台车式倒立摆的滑模控制30
2.6.1台车式倒立摆模型30
2.6.2滑模控制器设计31
2.6.3仿真实例31
2.7用趋近律方法设计滑模控制器35
2.7.1几种典型的趋近律35
2.7.2基于趋近律的滑模控制36
2.7.3基于趋近律的位置跟踪40
2.8准滑动模态控制44
2.8.1准滑动模态控制原理44
2.8.2仿真实例45
2.9滑模控制在低速摩擦伺服系统中的应用50
2.9.1伺服系统摩擦模型50
2.9.2一个典型伺服系统描述51
2.9.3滑模控制器设计52
2.9.4仿真实例52
2.10一种基于上下界的滑模控制器设计59
2.10.1系统描述59
2.10.2滑模控制器设计59
2.10.3仿真实例60
参考文献64
第3章离散时间系统滑模控制65
3.1离散滑模控制描述65
3.2离散时间滑模控制的特性65
3.2.1准滑动模态65
3.2.2离散滑模的存在性和可达性66
3.2.3离散滑模控制的不变性66
3.3基于趋近律的离散滑模控制67
3.3.1离散趋近律的设计67
3.3.2离散控制律的设计68
3.3.3仿真实例68
3.4基于等效控制的离散滑模控制71
3.4.1控制器设计71
3.4.2仿真实例73
3.4.3位置跟踪控制器的设计75
3.4.4仿真实例77
3.5基于趋近律的离散滑模控制位置跟踪81
3.5.1控制器设计81
3.5.2仿真实例82
3.6基于滤波器的趋近律滑模控制88
3.6.1Kalman滤波器的设计88
3.6.2仿真实例89
3.7基于变速趋近律的滑模控制93
3.7.1变速趋近律及控制93
3.7.2基于组合趋近律的控制95
3.7.3仿真实例96
3.8自适应离散滑模控制101
3.8.1离散指数趋近律控制的抖振分析101
3.8.2自适应滑模控制器的设计102
3.8.3仿真实例103
参考文献108
第4章模糊滑模控制109
4.1常规模糊滑模控制109
4.1.1基本原理109
4.1.2模糊滑模控制器的设计109
4.1.3仿真实例111
4.2基于模糊自适应调节的滑模控制117
4.2.1模糊自适应调节原理117
4.2.2仿真实例117
4.3基于模糊切换增益调节的滑模控制123
4.3.1系统描述123
4.3.2滑模控制器设计123
4.3.3模糊控制器设计124
4.3.4仿真实例126
4.4基于等效控制的模糊滑模控制141
4.4.1系统描述141
4.4.2滑模控制器设计141
4.4.3模糊控制器设计142
4.4.4仿真实例143
4.5基于线性化反馈的自适应模糊滑模控制150
4.5.1线性化反馈方法150
4.5.2滑模控制器设计151
4.5.3自适应模糊滑模控制器设计151
4.5.4仿真实例153
4.6基于切换模糊化的自适应模糊滑模控制161
4.6.1系统描述162
4.6.2自适应模糊滑模控制器设计162
4.6.3仿真实例164
4.7具有积分滑模面的模糊自适应滑模控制171
4.7.1系统描述171
4.7.2模糊控制器的设计172
4.7.3仿真实例172
4.8自适应模糊滑模控制179
4.8.1控制器设计179
4.8.2自适应控制算法设计179
4.8.3仿真实例181
参考文献187
第5章神经滑模控制188
5.1RBF神经网络逼近188
5.1.1网络结构188
5.1.2逼近算法188
5.1.3仿真实例189
5.2基于RBF神经网络的等效滑模控制196
5.2.1系统描述196
5.2.2等效控制器设计196
5.2.3神经滑模控制器设计197
5.2.4仿真实例198
5.3RBF神经滑模控制202
5.3.1控制器设计202
5.3.2仿真实例203
5.4基于RBF网络上界自适应学习的滑模控制207
5.4.1系统描述207
5.4.2控制器的设计208
5.4.3仿真实例211
5.5基于线性化反馈的神经网络滑模控制217
5.5.1线性化反馈方法217
5.5.2滑模控制器的设计218
5.5.3自适应神经滑模控制器的设计218
5.5.4仿真实例220
5.6基于RBF网络切换增益调节的滑模控制226
5.6.1系统描述227
5.6.2固定增益滑模控制器的设计227
5.6.3基于RBF网络的增益调节228
5.6.4仿真实例229
参考文献235
第6章基于反演设计的滑模控制236
6.1一种简单反演控制器的设计236
6.1.1基本原理236
6.1.2仿真实例237
6.2自适应反演滑模控制240
6.2.1系统描述240
6.2.2Backstepping滑模控制器的设计241
6.2.3仿真实例242
6.2.4自适应Backstepping滑模控制器的设计246
6.2.5仿真实例247
6.3基于名义模型的反演滑模控制251
6.3.1系统描述251
6.3.2控制系统结构252
6.3.3名义模型Backstepping控制器的设计252
6.3.4实际对象全局滑模控制器的设计253
6.3.5仿真实例255
6.4移动机器人的滑模轨迹跟踪控制262
6.4.1移动机器人运动学模型262
6.4.2切换函数的设计264
6.4.3滑模控制器设计264
6.4.4仿真实例265
6.5一种简单的移动机器人变结构控制276
6.5.1控制器设计276
6.5.2稳定性分析276
6.5.3仿真实例276
参考文献278
第7章动态滑模控制279
7.1一阶动态滑模控制279
7.1.1控制器的设计279
7.1.2仿真实例279
7.2基于动态切换函数的动态滑模控制283
7.2.1控制器的设计283
7.2.2仿真实例285
7.3基于反演设计的自适应动态滑模控制289
7.3.1常规自适应滑模控制器289
7.3.2仿真实例289
7.3.3反演自适应动态滑模控制292
7.3.4仿真实例294
7.3.5新型反演自适应动态滑模控制298
7.3.6仿真实例298
参考文献302
第8章基于干扰估计的滑模控制303
8.1一种简单滑模观测器的设计303
8.1.1系统描述303
8.1.2仿真实例303
8.2基于干扰观测器的连续滑模控制304
8.2.1系统描述305
8.2.2常规滑模控制器305
8.2.3带干扰观测器的滑模控制器306
8.2.4仿真实例307
8.3基于干扰观测器的离散滑模控制313
8.3.1系统描述313
8.3.2基于干扰观测器的离散滑模控制器313
8.3.3稳定性分析314
8.3.4仿真实例316
8.3.5基于饱和函数的控制器319
8.3.6稳定性分析320
8.3.7仿真实例321
8.4灰色滑模控制324
8.4.1系统描述325
8.4.2灰色滑模控制器的设计325
8.4.3仿真实例326
参考文献332
第9章Terminal滑模控制333
9.1一种高阶MIMO非线性系统的Terminal滑模控制333
9.1.1系统描述333
9.1.2Terminal滑模控制器设计333
9.1.3仿真实例之一: SISO系统的Terminal滑模控制336
9.1.4仿真实例之二： MIMO系统的Terminal滑模控制343
9.2动态Terminal滑模控制352
9.2.1系统描述352
9.2.2动态Terminal滑模控制器的设计352
9.2.3仿真实例355
9.3快速Terminal滑模控制器的设计360
9.3.1快速Terminal滑模的设计360
9.3.2全局快速滑模控制器的设计362
9.3.3全局快速滑模到达时间及稳定性分析363
9.3.4仿真实例364
9.3.5位置跟踪控制器的设计368
9.3.6仿真实例368
9.3.7具有鲁棒性的全局快速滑模控制372
9.3.8仿真实例374
9.4非奇异Terminal滑模控制379
9.4.1普通Terminal滑模控制379
9.4.2非奇异Terminal滑模控制器的设计380
9.4.3仿真实例381
9.4.4刚性机器人非奇异Terminal滑模控制386
9.4.5仿真实例388
参考文献396
第10章几种新型滑模控制397
10.1二阶不确定系统的全局滑模控制397
10.1.1系统描述397
10.1.2全局滑模切换函数设计397
10.1.3控制器设计398
10.1.4稳定性分析398
10.1.5仿真实例399
10.2N阶不确定系统的全局滑模控制403
10.2.1系统描述403
10.2.2控制器设计403
10.2.3稳定性分析404
10.2.4仿真实例408
10.3基于滤波器的机器人滑模控制414
10.3.1机器人动态方程414
10.3.2滑模控制器的设计414
10.3.3仿真实例之一416
10.3.4仿真实例之二420
10.4一种基于积分切换函数的自适应滑模控制427
10.4.1系统描述427
10.4.2积分型切换函数的设计427
10.4.3滑模控制器的设计428
10.4.4仿真实例428
10.4.5自适应滑模控制器的设计431
10.4.6仿真实例432
10.5基于积分型切换增益的滑模控制436
10.5.1系统描述 436
10.5.2常规滑模控制器的设计436
10.5.3具有积分型切换增益的滑模控制器437
10.5.4仿真实例438
10.6模型参考滑模控制445
10.6.1系统描述445
10.6.2滑模控制器设计446
10.6.3仿真实例446
参考文献452
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