滑模变结构控制MATLAB仿真：先进控制系统设计方法（第4版）

　　本书以 MATLAB为仿真环境，系统地介绍了滑模变结构控制的几种先进的控制方法。本书凝聚 了作者多年来从事控制系统教学和科研工作的经验，同时融入了国内外同行近年来取得的z新成果。 本书在第3版的基础上增加和修改了部分内容。全书共分14章，包括欠驱动系统滑模控制、基于 观测器和解耦算法的欠驱动系统滑模控制、控制输入受限或输出受限条件下的滑模控制、挠性系统和 奇异摄动系统的滑模控制、机械手滑模控制、基于函数逼近的机械手滑模控制、基于干扰观测器的机械 手滑模控制、柔性机械手滑模控制、飞行器滑模控制、基于z优轨迹规划的滑模控制、基于传感器和执 行器容错的滑模控制、基于事件驱动的滑模控制、主辅电机的协调跟踪滑模控制和具有控制输入延迟 的滑模控制。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。本书可作为普通高等学校自 动化、电气工程、机械工程、仪器仪表、计算机应用等专业的教学参考书，也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阅读。

　　刘金琨北京航空航天大学教授，博士生导师。分别于1989年7月、1994年3月和1997年3月获东北大学工学学士、工学硕士和工学博士学位。1997年3月─1998年12月在浙江大学工业控制技术研究所做博士后研究工作；1999年1月─1999年7月在香港科技大学从事合作研究；1999年11月至今在北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院从事教学与科研工作；主讲“智能控制”“先进控制系统设计”“系统辨识”等课程；研究方向为控制理论与应用。先后主持国家自然基金等科研项目10余项，发表学术论文100余篇，出版《先进PID控制MATLAB仿真》《机器人控制系统的设计与MATLAB仿真》《滑模变结构控制MATLAB仿真》《RBF神经网络自适应控制MATLAB仿真》《系统辨识》和《微分器设计与应用——信号滤波与求导》《智能控制——理论基础、算法设计与应用》等著作。

目录




第1章欠驱动系统滑模控制

1.1一类欠驱动系统的滑模控制

1.1.1系统描述

1.1.2滑模控制律的设计及分析

1.1.3位置和速度跟踪

1.1.4仿真实例

1.2基于Hurwitz稳定的欠驱动系统滑模控制

1.2.1基于Hurwitz稳定的简单欠驱动系统滑模控制

1.2.2基于Hurwitz稳定的小车倒立摆系统滑模控制

1.3一类特殊的欠驱动系统的滑模控制

1.3.1系统描述

1.3.2控制问题描述

1.3.3滑模控制算法设计

1.3.4收敛性分析

1.3.5仿真实例

1.4TORA欠驱动系统的滑模控制

1.4.1系统描述

1.4.2模型的通用解耦算法

1.4.3模型的解耦

1.4.4滑模控制算法设计

1.4.5收敛性分析

1.4.6仿真实例

1.5移动机器人的滑模轨迹跟踪控制

1.5.1移动机器人运动学模型

1.5.2位置控制律设计

1.5.3姿态控制律设计

1.5.4闭环系统的设计关键

1.5.5仿真实例

1.6基于全局稳定的移动机器人双环轨迹跟踪控制

1.6.1移动机器人运动学模型

1.6.2动态系统全局渐近稳定定理

1.6.3控制系统设计

1.6.4整个闭环稳定性分析

1.6.5仿真实例

参考文献

第2章基于观测器和解耦算法的欠驱动系统滑模控制

2.1基于高增益观测器分离定理的倒立摆系统滑模控制

2.1.1高增益观测器分离定理

2.1.2基于高增益观测器的倒立摆角度镇定

2.1.3基于高增益观测器的欠驱动倒立摆控制

2.2基于欠驱动系统解耦算法的滑模控制

2.2.1欠驱动系统解耦算法

2.2.2倒立摆动力学系统的解耦

2.2.3滑模控制器的设计

2.2.4滑模参数C的设计

2.2.5仿真实例

参考文献

第3章控制输入受限或输出受限条件下的滑模控制

3.1控制输入受限条件下的滑模控制分析

3.1.1基本原理

3.1.2控制器设计与分析

3.1.3仿真实例

3.2基于RBF网络补偿的控制输入受限滑模控制

3.2.1系统描述

3.2.2基于RBF网络控制受限逼近的滑模控制

3.2.3仿真实例

3.3一种按设定误差性能指标函数收敛的滑模控制

3.3.1问题描述

3.3.2跟踪误差性能函数设计

3.3.3收敛性分析

3.3.4仿真实例

3.4基于双曲正切函数的输入受限滑模控制

3.4.1系统描述

3.4.2双曲正切光滑函数特点

3.4.3控制器的设计及分析

3.4.4仿真实例

3.5基于RBF网络的输入受限滑模控制

3.5.1系统描述

3.5.2RBF神经网络逼近

3.5.3控制器的设计及分析

3.5.4仿真实例

参考文献

第4章挠性系统和奇异摄动系统的滑模控制

4.1基于谐振抑制的滑模控制

4.1.1谐振抑制滤波器设计

4.1.2系统描述

4.1.3基于名义模型的滑模控制

4.1.4仿真分析

4.2基于输入成型的挠性机械系统滑模控制

4.2.1系统描述

4.2.2滑模控制器设计

4.2.3输入成型器基本原理

4.2.4仿真实例

4.3基于奇异摄动理论的滑模控制

4.3.1问题描述

4.3.2模型分解

4.3.3控制律设计

4.3.4仿真实例

4.4基于奇异摄动理论的滑模鲁棒控制

4.4.1问题描述

4.4.2模型分解

4.4.3控制律设计

4.4.4仿真实例

参考文献

第5章机械手滑模控制

5.1机器人动力学模型及特性

5.2基于名义模型的机械手滑模控制——常规方法

5.2.1系统描述

5.2.2控制律设计

5.2.3仿真实例

5.3基于名义模型的机械手滑模控制——PI方法

5.3.1问题描述

5.3.2控制器设计

5.3.3稳定性分析

5.3.4仿真实例

5.4基于名义模型的机械手滑模控制——趋近律方法

5.4.1设计原理

5.4.2基于名义模型的机械手指数趋近律的设计

5.4.3仿真实例

5.5基于低通滤波器的机械手滑模控制

5.5.1机械手动态方程

5.5.2滑模控制器的设计

5.5.3仿真实例（1）

5.5.4仿真实例（2）

5.6机械手自适应滑模控制

5.6.1系统描述

5.6.2自适应滑模控制器的设计

5.6.3仿真实例

5.7工作空间中机械手末端轨迹滑模控制

5.7.1工作空间直角坐标与关节角位置的转换

5.7.2机械手在工作空间的建模

5.7.3滑模控制器的设计

5.7.4仿真实例

5.8工作空间中机械手末端的阻抗滑模控制

5.8.1问题的提出

5.8.2阻抗模型的建立

5.8.3滑模控制器的设计

5.8.4仿真实例

5.9受约束条件下双关节机械手力/角度的滑模控制

5.9.1问题的提出

5.9.2模型的降阶

5.9.3控制律的设计

5.9.4稳定性分析

5.9.5仿真实例

附录

参考文献

第6章基于函数逼近的机械手滑模控制

6.1基于模型逼近的机械手RBF网络自适应滑模控制

6.1.1问题的提出

6.1.2基于RBF神经网络逼近的滑模控制

6.1.3稳定性及收敛性分析

6.1.4仿真实例

6.2基于RBF网络最小参数学习法的机械手自适应控制

6.2.1问题的提出

6.2.2基于神经网络逼近的滑模控制


6.2.3基于单参数的自适应滑模控制

6.2.4仿真实例

6.3基于模糊补偿的机械手自适应模糊滑模控制

6.3.1系统描述

6.3.2函数的模糊逼近

6.3.3基于模糊补偿的滑模控制

6.3.4只对摩擦进行模糊补偿的滑模控制

6.3.5仿真实例

参考文献

第7章基于干扰观测器的机械手滑模控制

7.1基于指数收敛非线性干扰观测器的滑模控制

7.1.1系统描述

7.1.2非线性干扰观测器的设计

7.1.3双关节机械手干扰观测器的设计

7.1.4滑模控制律设计

7.1.5仿真实例

7.2基于改进的指数收敛非线性干扰观测器的滑模控制

7.2.1非线性干扰观测器的问题描述

7.2.2改进的非线性干扰观测器的设计

7.2.3LMI不等式的求解

7.2.4仿真实例

参考文献

第8章柔性机械手滑模控制

8.1柔性机械手鲁棒观测器设计及分析

8.1.1问题描述

8.1.2观测器设计

8.1.3观测器分析

8.1.4仿真结果

8.2基于鲁棒观测器的柔性关节机械手滑模控制

8.2.1鲁棒观测器的设计

8.2.2滑模控制器设计与分析

8.2.3仿真实例

参考文献

第9章飞行器滑模控制

9.1直升机滑模控制

9.1.1直升机数学模型

9.1.2直升机模型的耦合分析

9.1.3直升机模型的线性化

9.1.4直升机的滑模控制

9.1.5仿真实例

9.2基于Huriwtz稳定的VTOL飞行器滑模控制

9.2.1VTOL系统描述

9.2.2模型转换

9.2.3控制律的设计

9.2.4参数向量M的设计

9.2.5仿真实例

9.3一种简单的双闭环滑模控制设计与分析

9.3.1系统描述

9.3.2双环滑模控制律的设计

9.3.3仿真实例

9.4航天器姿态双闭环滑模控制

9.4.1航天器姿态控制模型

9.4.2传统滑模控制律的设计

9.4.3双环滑模控制律的设计

9.4.4仿真实例

9.5基于双环设计的VTOL飞行器轨迹跟踪滑模控制

9.5.1VTOL模型描述

9.5.2针对第一个子系统的控制

9.5.3针对第二个子系统的滑模控制

9.5.4仿真实例

9.6四旋翼飞行器的滑模控制

9.6.1四旋翼飞行器动力学模型

9.6.2全驱动子系统控制律的设计

9.6.3欠驱动子系统控制律的设计

9.6.4仿真实例

9.7基于内外环的四旋翼飞行器的滑模鲁棒控制

9.7.1四旋翼飞行器动力学模型

9.7.2位置控制律设计

9.7.3虚拟姿态角度的求解

9.7.4姿态控制律设计

9.7.5闭环系统的设计关键

9.7.6仿真实例

9.8四旋翼飞行器轨迹跟踪自适应滑模控制

9.8.1四旋翼无人机动态模型

9.8.2位置跟踪控制器设计

9.8.3姿态控制器设计

9.8.4仿真实例

9.9基于解耦算法的VTOL飞行器双环轨迹跟踪滑模控制

9.9.1VTOL模型描述

9.9.2欠驱动系统解耦算法

9.9.3模型的解耦

9.9.4控制算法的设计

9.9.5轨迹跟踪分析

9.9.6仿真实例

9.10基于全局稳定的VTOL飞行器双环轨迹跟踪滑模控制

9.10.1VTOL模型描述

9.10.2动态系统全局渐近稳定定理

9.10.3控制算法的设计

9.10.4轨迹跟踪分析

9.10.5仿真实例

参考文献

第10章基于最优轨迹规划的滑模控制

10.1差分进化算法

10.1.1差分进化算法的提出

10.1.2标准差分进化算法

10.1.3差分进化算法的基本流程

10.1.4差分进化算法的参数设置

10.1.5基于差分进化算法的函数优化

10.2基于最优轨迹规划器的滑模控制

10.2.1问题的提出

10.2.2样条插值实例

10.2.3轨迹规划算法介绍

10.2.4最优轨迹的设计

10.2.5最优轨迹的优化

10.2.6仿真实例

参考文献

第11章基于传感器和执行器容错的滑模控制

11.1基本设计方法

11.1.1系统描述

11.1.2控制器设计与分析

11.1.3仿真实例

11.2基于传感器和执行器容错的神经网络滑模控制

11.2.1系统描述

11.2.2控制器设计与分析

11.2.3神经网络逼近

11.2.4仿真实例

11.3基于传感器和执行器容错的欠驱动系统滑模控制

11.3.1系统描述

11.3.2滑模控制律的设计

11.3.3神经网络逼近

11.3.4闭环系统的分析

11.3.5Hurwitz稳定性分析

11.3.6仿真实例

附录

参考文献

第12章基于事件驱动的滑模控制

12.1基本设计方法

12.1.1基本原理

12.1.2控制器设计

12.1.3仿真实例

12.2基于时变阈值的事件驱动滑模控制

12.2.1基本原理

12.2.2控制器设计

12.2.3仿真实例

12.3基于事件驱动的执行器量化滑模控制

12.3.1系统描述

12.3.2量化控制器设计

12.3.3事件驱动策略

12.3.4仿真实例

参考文献

第13章主辅电机的协调跟踪滑模控制

13.1基本设计方法

13.1.1系统描述

13.1.2控制律设计与分析

13.1.3仿真实例

13.2基于神经网络的主辅电机协调跟踪滑模控制

13.2.1系统描述

13.2.2RBF网络的设计

13.2.3控制律设计与分析

13.2.4仿真实例

第14章具有控制输入延迟的滑模控制

14.1系统描述

14.2控制器设计与分析

14.3仿真实例

附录

参考文献