本书系统地阐述滑模控制理论的起源、原理和研究现状, 重点对几类通用模型系统和几类典型实际系统给出滑模控制设计、分析以及仿真、实验验证结果, 反映该领域的最新研究进展. 本书分为三个部分, 共12章. 第一部分(第1章)为绪论, 介绍滑模控制理论的起源、基本原理和研究现状. 第二部分(第2～7章)为滑模控制理论, 主要介绍如何针对连续时间域和离散时间域的受扰通用模型系统, 进行滑模控制设计和分析, 包括连续时间一阶、二阶和高阶滑模控制, 基于干扰观测补偿的单个系统和多智能体系统复合滑模控制, 以及离散时间滑模控制. 第三部分(第8～12章)为滑模控制应用, 具体选取几类典型的受扰非线性系统(包括电力电子系统、伺服运动控制系统和飞行控制系统), 分别给出相应的滑模控制设计、分析以及仿真或实验验证结果.
样章试读
目录
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编者的话
前言
第一部分 绪 论
第1章 预备知识 3
1.1 滑模控制问题概述 3
1.1.1 滑模控制简介 3
1.1.2 滑模控制基本原理 3
1.2 滑模控制研究现状 6
1.2.1 连续时间滑模控制 7
1.2.2 离散时间滑模控制 10
1.3 本书主要研究内容 13
第二部分 滑模控制理论
第2章 传统一阶滑模控制 19
2.1 引言 19
2.2 基于线性滑模面的滑模控制 21
2.2.1 线性滑模面设计 21
2.2.2 趋近律设计 22
2.2.3 滑模控制器设计 23
2.2.4 抖振问题分析和处理 24
2.2.5 数值仿真 27
2.3 二阶系统终端滑模控制 29
2.3.1 二阶系统终端滑模控制设计 29
2.3.2 数值仿真 31
2.4 二阶系统非奇异终端滑模控制 32
2.4.1 二阶系统非奇异终端滑模控制设计 32
2.4.2 数值仿真 35
2.5 高阶系统积分终端滑模控制 35
2.5.1 高阶系统积分终端滑模控制设计 36
2.5.2 数值仿真 38
2.6 本章小结 39
第3章 非线性系统的二阶滑模控制 40
3.1 引言 40
3.2 传统二阶滑模控制 41
3.2.1 螺旋控制设计 41
3.2.2 次最优滑模控制设计 42
3.2.3 准连续时间滑模控制设计 43
3.2.4 超螺旋滑模控制设计 44
3.3 匹配干扰由函数限定条件下的二阶滑模控制 46
3.3.1 继电-多项式二阶滑模控制设计 46
3.3.2 准连续继电-多项式二阶滑模控制设计 50
3.4 非匹配干扰由函数限定条件下的二阶滑模控制 55
3.4.1 系统建模和问题描述 55
3.4.2 非匹配受扰二阶滑模控制设计 56
3.4.3 数值仿真 60
3.5 本章小结 64
第4章 非线性系统的继电-多项式高阶滑模控制 65
4.1 引言 65
4.2 系统建模和问题描述 65
4.3 高阶滑模控制相关的齐次理论 67
4.4 继电-多项式高阶滑模控制 68
4.4.1 任意阶系统的状态反馈高阶滑模控制设计 68
4.4.2 任意阶系统的输出反馈高阶滑模控制设计 77
4.4.3 数值仿真 77
4.5 本章小结 81
第5章 基于干扰观测器的非匹配受扰系统复合滑模控制 82
5.1 引言 82
5.2 基于干扰观测器的复合滑模控制 83
5.2.1 非匹配受扰情况下积分滑模控制设计 83
5.2.2 基于干扰观测器的新型滑模控制设计 84
5.2.3 数值仿真 88
5.3 基于有限时间干扰观测器的复合非奇异终端滑模控制 91
5.3.1 已有非奇异终端滑模控制方法存在的问题 91
5.3.2 二阶系统复合非奇异终端滑模控制设计 92
5.3.3 高阶系统复合非奇异终端滑模控制设计 96
5.3.4 数值仿真 99
5.4 本章小结 100
第6章 受扰高阶多智能体系统复合滑模一致性协议 102
6.1 引言 102
6.2 数学符号和图论介绍 105
6.2.1 数学符号 105
6.2.2 图论介绍 105
6.3 复合滑模渐近一致性协议 106
6.3.1 系统建模和问题描述 106
6.3.2 复合滑模渐近一致性协议设计 106
6.3.3 数值仿真 121
6.4 复合滑模有限时间一致性协议 129
6.4.1 系统建模和问题描述 129
6.4.2 复合滑模有限时间一致性协议设计 129
6.4.3 数值仿真 138
6.5 本章小结 141
第7章 离散时间滑模控制 142
7.1 引言 142
7.2 系统建模和问题描述 143
7.3 传统离散时间滑模控制 144
7.3.1 基于到达过程的离散时间滑模控制设计 144
7.3.2 基于等价控制的离散时间滑模控制设计 145
7.4 改进的无抖振离散时间滑模控制 146
7.4.1 离散时间滑模面及滑模函数趋近律设计 146
7.4.2 含分数幂的改进离散时间滑模控制设计 146
7.4.3 数值仿真 151
7.5 离散时间终端滑模控制 153
7.5.1 离散化终端滑模结构分析 155
7.5.2 系统稳态和抗干扰性能分析 156
7.5.3 离散时间终端滑模控制器奇异性问题的讨论 160
7.5.4 数值仿真 163
7.6 本章小结 164
第三部分 滑模控制应用
第8章 Buck 型直流-直流变换器的二阶滑模控制 169
8.1 引言 169
8.2 系统建模和问题描述 169
8.3 Buck 型直流-直流变换器的二阶滑模控制设计 172
8.4 面向应用的二阶滑模控制设计改进 176
8.5 数值仿真与实验验证 177
8.5.1 数值仿真 178
8.5.2 实验验证 180
8.6 本章小结 185
第9章 永磁同步电机调速系统的复合滑模控制 186
9.1 引言 186
9.2 系统建模和问题描述 188
9.3 基于扩张状态观测器的复合滑模速度控制 189
9.3.1 基准滑模控制设计 191
9.3.2 复合滑模控制设计 192
9.3.3 数值仿真 195
9.3.4 实验验证 197
9.4 基于广义比例积分观测器的复合滑模速度控制 201
9.4.1 连续时间滑模控制设计 201
9.4.2 连续复合滑模控制设计 203
9.4.3 数值仿真 206
9.4.4 实验验证 209
9.5 本章小结 215
第10章 永磁同步直线电机的离散时间终端滑模控制 216
10.1 引言 216
10.2 系统建模和问题描述 217
10.3 离散时间滑模控制 218
10.3.1 传统离散时间滑模控制设计 218
10.3.2 离散时间终端滑模控制设计 220
10.3.3 数值仿真 224
10.3.4 实验验证 227
10.4 本章小结 234
第11章 高超声速飞行器系统的积分终端滑模控制 235
11.1 引言 235
11.2 系统建模和问题描述 236
11.3 高超声速飞行器系统跟踪控制 239
11.3.1 积分终端滑模跟踪控制设计 239
11.3.2 基于非线性干扰观测器的复合积分终端滑模跟踪控制设计 241
11.3.3 数值仿真 244
11.4 本章小结 249
第12章 导弹拦截机动目标的滑模制导律 250
12.1 引言 250
12.2 系统建模和问题描述 252
12.3 二维平面导弹拦截机动目标的滑模制导律 253
12.3.1 滑模制导律设计 253
12.3.2 数值仿真 255
12.4 带撞击角度约束的积分滑模制导律 259
12.4.1 基于线性滑模面的滑模制导律设计 260
12.4.2 非线性积分滑模制导律设计 262
12.4.3 有限时间干扰观测器设计 264
12.4.4 复合积分滑模制导律设计 265
12.4.5 数值仿真 267
12.5 考虑自动驾驶仪动态及撞击角度约束的滑模制导律 274
12.5.1 积分终端滑模制导律设计 275
12.5.2 非线性干扰观测器设计 277
12.5.3 复合积分终端滑模制导律设计 279
12.5.4 数值仿真 280
12.6 本章小结 286
附录A 不等式、定义和引理 287
A.1 书中涉及的主要不等式 287
A.2 有限时间稳定性定义和相关引理 291
A.3 输入-输出稳定性定义和相关引理 294
附录B 命题4.4.1的证明 296
附录C 命题7.4.1的证明 298
参考文献 299
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