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内容简介
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年来取得的**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、基于函数的机械手滑模控制、基于干扰观测器的机械手滑模控制、柔机械手滑模控制、飞行器滑模控制、基于**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。
目录
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动态系统全局稳定定理1.6.3控制系统设计1.6.4整个闭环稳定分析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网络控制受限的滑模控制3.2.3仿真实例3.3一种按设定误差能指标函数收敛的滑模控制3.3.1问题描述3.3.2跟踪误差能函数设计3.3.3收敛分析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章挠系统和奇异摄动系统的滑模控制4.1基于谐振的滑模控制4.1.1谐振滤波器设计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——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稳定分析5.9.5仿真实例附录参考文献第6章基于函数的机械手滑模控制6.1基于模型的机械手RBF网络自适应滑模控制6.1.1问题的提出6.1.2基于RBF神经网络的滑模控制6.1.3稳定及收敛分析6.1.4仿真实例6.2基于RBF网络小参数学机械手自适应控制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基于指数收敛非线干扰观测器的滑模控制7.1.1系统描述7.1.2非线干扰观测器的设计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干扰观测器的滑模控制7.2.1非线干扰观测器的问题描述7.2.2改进的非线干扰观测器的设计7.2.3LMI不等式的求解7.2.4仿真实例参考文献第8章柔机械手滑模控制8.1柔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针对个子系统的控制9.5.3针对个子系统的滑模控制9.5.4仿真实例9.旋翼飞行器的滑模控制9.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优轨迹的设计10.2.5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11.3.4闭环系统的分析11.3.5Hurwitz稳定分析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