變結構控制出現於20世紀50年代,經歷了50餘年的發展,已形成了一個相對獨立的研究分支,成為自動控制繫統的一種典型的設計方法,適用於線性與非線性繫統、連續與離散繫統、確定性與不確定性繫統、集中參數與分布參數繫統、集中控制與分散控制等。這種控制方法通過控制量的切換使繫統狀態沿著滑模面滑動,使繫統在受到參數攝動和外部干擾的時候具有不變性,正是這種特性使得變結構控制方法受到各國學者的廣泛重視。由於滑模變結構控制算法簡單、魯棒性好和可靠性高,被廣泛應用於運動控制中,尤其適用於可建立精確數學模型的確定性控制繫統。在滑模變結構控制理論及其工程應用領域,近年來已有大量的論文發表。
作者多年來一直從事控制理論及應用方面的教學和研究工作,為了促進變結構控制和自動化技術的進步,發布滑模變結構控制設計與應用中的研究成果,並使廣大工程技術人員能了解、掌握和應用這一領域的技術,學會用MATLAB語言進行滑模變結構控制器的設計,作者編寫了這本書,以拋磚引玉,供廣大讀者學習參考。
本書是在總結作者多年研究成果的基礎上,進一步理論化、繫統化、規範化、實用化後編寫而成的,其特點如下:
(1) 滑模變結構控制算法取材新穎,內容先進,重點介紹學科交叉部分的前沿研究和一些有潛力的新思想、新方法和新技術,取材著重於基本概念、基本理論和基本方法。
(2) 每種滑模控制算法都給出了完整的MATLAB仿真程序,並給出了程序的說明和仿真結果,具有很強的可讀性。
(3) 從應用領域角度出發,突出理論聯繫實際,面向廣大工程技術人員,具有很強的工程性和實用性。書中有大量應用實例及其結果分析,為讀者提供了有益的借鋻。
(4) 本書給出的各種滑模變結構控制算法非常完整,程序設計結構設計簡單明了,便於自學和進一步開發。
全書共分12章,包括滑模變結構控制發展綜述、連續繫統滑模控制、自適應魯棒滑模控制、基於干擾及輸出測量延遲觀測器的滑模控制、反演及動態面滑模控制、基於濾波器及狀態觀測器的滑模控制、模糊滑模控制、神經滑模控制、離散繫統滑模控制、基於LMI的滑模控制、Terminal滑模控制。本書程序算法使用說明如下:(
(1) 本書程序可到www.tup.com.cn或http://ljk.buaa.edu.cn下載。
(2) 下載程序並復制到硬盤MATLAB運行的路徑中,即可運行仿真。
(3) 所有算法均在MATLAB R2013a版本下運行成功,也兼容更高級版本。
(4) 所有控制算法按章歸類,程序名與書中對應一致。
(5) 如果讀者對算法和仿真程序有疑問,請通過電子郵件(ljk@buaa.edu.cn)與作者聯繫。
本書是基於MATLAB R2011a由於采用的軟件仿真環境為MATLAB R2013a英文版,所以書中仿真插圖均為英文。環境下開發的,各個章節的內容具有很強的獨立性,讀者可以結合自己的研究方向深入地進行研究。作者在滑模控制的研究中得到北京航空航天大學爾聯潔教授的熱情支持和指導。本書的撰寫和研究工作得到了國家自然科學基金項目“N連杆柔性機械臂PDE建模及自適應邊界控制理論研究”(編號: 61374048)的支持。由於作者水平有限,書中難免存在一些不足和疏漏之處,歡迎廣大讀者批評指正。
劉金琨2015年5月於北京航空航天大學