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  • 滑模變結構控制MATLAB仿真(第3版):基本理論與設計方法
    該商品所屬分類:計算機/網絡 -> 計算機/網絡
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    342-496
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    【作者】 劉金琨 著 
    【所屬類別】 圖書  計算機/網絡  人工智能  深度學習與神經網絡 
    【出版社】清華大學出版社 
    【ISBN】9787302402565
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    內容介紹



    開本:16開
    紙張:膠版紙
    包裝:平裝

    是否套裝:否
    國際標準書號ISBN:9787302402565
    叢書名:電子信息與電氣工程技術叢書

    作者:劉金琨著
    出版社:清華大學出版社
    出版時間:2015年08月 


        
        
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    編輯推薦

        人工智能時代到來,先進控制技術是基礎。本書是滑模變結構控制MATLAB仿真(第3版)的上冊,即“基本理論與設計方法”部分。本書繫統論述了滑模變結構控制的基本理論、基本方法和應用技術,並全部給出了MATLAB仿真分析。本書特色如下:


    (1) 滑模變結構控制算法重點置於學科交叉部分的前沿研究。介紹一些有潛力的新思想、新方法的同時,也兼顧基本概念、基本理論和基本方法的深入剖析。


    (2)針對每種滑模控制算法,均給出了完整的MATLAB仿真程序,同時也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) 書中介紹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,便於自學和二次開發。


        源代碼:書中全部實例代碼可到清華大學出版社網站本書頁面下載。

     
    內容簡介
        本書從MATLAB仿真的角度繫統地介紹了滑模變結構控制的基本理論、基本方法和應用技術,是作者多年來從事控制繫統教學和科研工作的結晶,同時融入了國內外同行近年來所取得的新成果。本書是在第2版基礎上修改而成的,並增加了部分內容。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。每種控制方法都利用MATLAB程序進行了仿真分析。本書各部分內容既相互聯繫又相對獨立,讀者可根據自己需要選擇學習。本書適用於從事生產過程自動化、計算機應用、機械電子和電氣自動化領域工作的工程技術人員閱讀,也可作為高等學校工業自動化、自動控制、機械電子、自動化儀表、計算機應用等專業的教學參考書。
    作者簡介
        劉金琨 1965年生,遼寧省大連市瓦房店人。分別於1989年、1994年和1997年獲東北大學工學學士、碩士博士學位。1997年至1999年在浙江大學工業控制技術研究所從事博士後研究工作。現為北京航空航天大學控制理論與控制工程專業教授、博士生導師。主要從事智能控制、滑模變結構控制、分布式參數建模與控制的研究和教學工作。先後主持國家自然基金等科研項目10餘項,發表學術論文100餘篇,累計出版圖書7部,其中學術專著4部。
    目錄
    第1章緒論
    1.1滑模變結構控制簡介
    1.2變結構控制發展歷史
    1.3滑模變結構控制基本原理
    1.4滑模面的參數設計
    1.5滑模變結構控制理論研究方向
    1.5.1滑模變結構控制繫統的抖振問題
    1.5.2離散繫統滑模變結構控制
    1.5.3自適應滑模變結構控制
    1.5.4不匹配不確定性繫統的滑模變結構控制
    1.5.5針對時滯繫統的滑模變結構控制
    1.5.6非線性繫統的滑模變結構控制
    1.5.7Terminal滑模變結構控制
    1.5.8全魯棒(Global)滑模變結構控制第1章緒論
    1.1滑模變結構控制簡介
    1.2變結構控制發展歷史
    1.3滑模變結構控制基本原理
    1.4滑模面的參數設計
    1.5滑模變結構控制理論研究方向
    1.5.1滑模變結構控制繫統的抖振問題
    1.5.2離散繫統滑模變結構控制
    1.5.3自適應滑模變結構控制
    1.5.4不匹配不確定性繫統的滑模變結構控制
    1.5.5針對時滯繫統的滑模變結構控制
    1.5.6非線性繫統的滑模變結構控制
    1.5.7Terminal滑模變結構控制
    1.5.8全魯棒(Global)滑模變結構控制
    1.5.9滑模觀測器的研究
    1.5.10神經滑模變結構控制
    1.5.11模糊滑模變結構控制
    1.5.12積分滑模變結構控制
    1.5.13高階滑模控制
    1.6滑模變結構控制應用
    1.6.1在電機中的應用
    1.6.2在機器人控制中的應用
    1.6.3在飛行器控制中的應用
    1.6.4在倒立擺控制中的應用
    1.6.5在伺服繫統中的應用
    1.7滑模變結構控制相關研究著作
    1.8控制繫統S函數設計
    1.8.1S函數介紹
    1.8.2S函數基本參數
    1.8.3S函數描述實例
    1.9簡單自適應控制繫統設計實例
    1.9.1繫統描述
    1.9.2滑模控制律設計
    1.9.3仿真實例
    附錄
    參考文獻
    第2章滑模控制基本方法
    2.1滑模面設計及應用實例
    2.1.1滑模面的參數設計
    2.1.2滑模控制的工程意義
    2.1.3一個簡單的滑模控制實例
    2.1.4仿真實例
    2.2基於趨近律的滑模控制
    2.2.1幾種典型的趨近律
    2.2.2控制器設計
    2.2.3仿真實例
    2.3基於趨近律的滑模魯棒控制
    2.3.1繫統描述
    2.3.2仿真實例
    2.4基於上界的滑模控制
    2.4.1繫統描述
    2.4.2控制器設計
    2.4.3仿真實例
    2.5基於準滑動模態的滑模控制
    2.5.1準滑動模態
    2.5.2仿真實例
    2.6基於連續切換的滑模控制
    2.6.1雙曲正切函數性質
    2.6.2基於雙曲正切函數的滑模控制
    2.6.3仿真實例
    2.7等效滑模控制
    2.7.1繫統描述
    2.7.2等效控制
    2.7.3滑模控制
    2.7.4仿真實例
    2.8滑模控制的數字化仿真
    2.8.1基本原理
    2.8.2仿真實例
    參考文獻
    第3章幾種典型滑模控制
    3.1基於名義模型的滑模控制
    3.1.1繫統描述
    3.1.2控制繫統結構
    3.1.3針對名義模型的控制
    3.1.4滑模控制器的設計
    3.1.5仿真實例
    3.2全局滑模控制
    3.2.1繫統描述
    3.2.2全局滑模函數的設計
    3.2.3滑模控制器的設計
    3.2.4仿真實例
    3.3基於線性化反饋的滑模控制
    3.3.1線性化反饋控制
    3.3.2仿真實例
    3.3.3基於線性化反饋的滑模控制
    3.3.4仿真實例
    3.4輸入輸出反饋線性化控制
    3.4.1繫統描述
    3.4.2控制器設計
    3.4.3仿真實例
    3.5基於輸入輸出反饋線性化的滑模控制
    3.5.1繫統描述
    3.5.2控制器設計
    3.5.3仿真實例
    3.6模型參考滑模控制
    3.6.1繫統描述
    3.6.2滑模控制器設計
    3.6.3仿真實例
    參考文獻
    第4章自適應魯棒滑模控制
    4.1自適應魯棒滑模控制描述
    4.1.1問題的提出
    4.1.2自適應滑模控制律的設計
    4.1.3仿真實例
    4.2無須物理參數的倒立擺自適應滑模控制
    4.2.1繫統描述
    4.2.2控制律設計
    4.2.3仿真實例
    4.3基於HJI理論的滑模魯棒控制
    4.3.1基本原理
    4.3.2控制器設計與分析
    4.3.3仿真實例
    參考文獻
    第5章基於干擾及輸出測量延遲觀測器的滑模控制
    5.1基於慢時變干擾觀測器的連續滑模控制
    5.1.1繫統描述
    5.1.2觀測器設計
    5.1.3仿真實例
    5.1.4基於慢時變干擾觀測器的連續滑模控制
    5.1.5仿真實例
    5.2基於指數收斂干擾觀測器的滑模控制
    5.2.1繫統描述
    5.2.2指數收斂干擾觀測器的問題提出
    5.2.3指數收斂干擾觀測器的設計
    5.2.4滑模控制器的設計與分析
    5.2.5仿真實例
    5.3基於輸出延時觀測器的滑模控制
    5.3.1繫統描述
    5.3.2輸出延遲觀測器的設計
    5.3.3滑模控制器的設計與分析
    5.3.4仿真實例 
    5.4一種時變測量延遲觀測器及滑模控制
    5.4.1繫統描述
    5.4.2輸出延遲觀測器的設計
    5.4.3按A-KC為Hurwitz進行K的設計
    5.4.4觀測器仿真實例
    5.4.5基於時變測量輸出延遲觀測器的滑模控制
    5.4.6閉環控制仿真實例
    參考文獻
    第6章反演及動態面滑模控制
    6.1簡單反演滑模控制
    6.1.1基本原理
    6.1.2滑模反演控制器的設計
    6.1.3仿真實例
    6.2魯棒反演滑模控制
    6.2.1繫統描述
    6.2.2Backstepping滑模控制器的設計
    6.2.3仿真實例
    6.3自適應反演滑模控制
    6.3.1控制律的設計
    6.3.2仿真實例
    6.4簡單動態面滑模控制
    6.4.1繫統描述
    6.4.2動態面控制器的設計
    6.4.3動態面控制器的分析
    6.4.4動態面滑模控制器的設計
    6.4.5仿真實例
    6.5基於反演的動態滑模控制
    6.5.1繫統描述
    6.5.2控制律設計
    6.5.3仿真實例
    參考文獻
    第7章基於濾波器及狀態觀測器的滑模控制
    7.1基於低通濾波器的滑模控制
    7.1.1繫統描述
    7.1.2滑模控制器設計
    7.1.3仿真實例
    7.2基於Kalman濾波器的滑模控制
    7.2.1繫統描述
    7.2.2卡爾曼濾波器原理
    7.2.3仿真實例
    7.3基於高增益觀測器的滑模控制
    7.3.1高增益觀測器機理分析
    7.3.2高增益觀測器的滑模控制器設計
    7.3.3仿真實例 
    7.4基於擴張觀測器的滑模控制
    7.4.1擴張觀測器的設計
    7.4.2擴張觀測器的分析
    7.4.3仿真實例
    7.4.4基於擴張觀測器的滑模控制器設計
    7.4.5仿真實例
    7.5基於高增益微分器的滑模控制
    7.5.1繫統描述
    7.5.2傳統滑模控制器的設計
    7.5.3高增益微分器設計
    7.5.4高增益微分器的滑模控制器設計
    7.5.5仿真實例 
    7.6基於K觀測器的高階繫統設計與分析
    7.6.1K觀測器設計與分析
    7.6.2按A0為Hurwitz進行k的設計
    7.6.3基於K觀測器的高階繫統滑模控制
    7.6.4仿真實例
    參考文獻
    第8章模糊滑模控制
    8.1基於模糊切換增益調節的滑模控制
    8.1.1繫統描述
    8.1.2滑模控制器設計
    8.1.3模糊規則設計
    8.1.4仿真實例
    8.2基於等效控制的模糊滑模控制
    8.2.1繫統描述
    8.2.2模糊滑模控制律的設計
    8.2.3仿真實例
    8.3一種簡單的模糊自適應滑模控制
    8.3.1問題描述
    8.3.2模糊逼近原理
    8.3.3控制算法設計與分析
    8.3.4仿真實例
    8.4基於線性化反饋的自適應模糊滑模控制
    8.4.1線性化反饋方法
    8.4.2滑模控制器設計
    8.4.3自適應模糊滑模控制器設計
    8.4.4仿真實例
    8.5一種簡單的切換模糊化自適應滑模控制
    8.5.1繫統描述
    8.5.2自適應模糊滑模控制器設計
    8.5.3仿真實例
    8.6一種復雜的切換模糊化自適應滑模控制
    8.6.1繫統描述
    8.6.2自適應模糊滑模控制器設計
    8.6.3仿真實例
    8.7具有積分滑模面的模糊滑模控制
    8.7.1繫統描述
    8.7.2控制器的設計
    8.7.3仿真實例
    8.8控制輸入模糊化的自適應滑模控制
    8.8.1繫統描述
    8.8.2控制器的設計
    8.8.3自適應控制算法設計
    8.8.4仿真實例
    參考文獻
    第9章神經網絡滑模控制
    9.1一種簡單的RBF網絡自適應滑模控制
    9.1.1問題描述
    9.1.2RBF網絡原理
    9.1.3控制算法設計與分析
    9.1.4仿真實例
    9.2RBF網絡自適應魯棒滑模控制
    9.2.1問題描述
    9.2.2基於RBF網絡逼近f(·)的滑模控制
    9.2.3仿真實例
    9.3一種復雜的RBF網絡自適應魯棒滑模控制
    9.3.1問題描述
    9.3.2基於RBF網絡逼近f(·)和g(·)的滑模控制
    9.3.3仿真實例
    9.4基於神經網絡的直接自適應滑模控制
    9.4.1繫統描述
    9.4.2理想的滑模控制器及神經網絡逼近
    9.4.3控制器設計及分析
    9.4.4仿真實例
    9.5基於神經網絡小參數學習法的自適應滑模控制
    9.5.1問題描述
    9.5.2基於RBF網絡逼近的自適應控制
    9.5.3仿真實例
    9.6基於RBF網絡摩擦補償的滑模控制
    9.6.1繫統描述
    9.6.2基於RBF網絡逼近的滑模控制
    9.6.3仿真實例
    參考文獻
    第10章離散滑模控制
    10.1離散滑模控制描述
    10.2離散時間滑模控制的特性
    10.2.1準滑動模態
    10.2.2離散滑模的存在性和可達性
    10.2.3離散滑模控制的不變性
    10.3基於趨近律的離散滑模控制
    10.3.1離散趨進律的設計
    10.3.2離散控制律的設計
    10.3.3仿真實例
    10.3.4基於趨近律的離散滑模控制位置跟蹤
    10.3.5仿真實例
    10.4基於等效控制的離散滑模控制
    10.4.1控制器設計
    10.4.2穩定性分析
    10.4.3仿真實例
    10.5基於變速趨近律的滑模控制
    10.5.1變速趨近律設計
    10.5.2基於變速趨近律的滑模控制
    10.5.3基於組合趨近律的控制
    10.5.4仿真實例
    10.6自適應離散滑模控制
    10.6.1離散指數趨近律控制的抖振分析
    10.6.2自適應滑模控制器的設計
    10.6.3仿真實例
    10.7離散滑模控制的設計與分析
    10.7.1繫統描述
    10.7.2控制器設計與分析
    10.7.3仿真實例
    10.8基於干擾觀測器的離散滑模控制
    10.8.1繫統描述
    10.8.2基於干擾觀測器的離散滑模控制
    10.8.3干擾觀測器的收斂性分析
    10.8.4穩定性分析
    10.8.5仿真實例
    參考文獻
    第11章基於LMI的滑模控制
    11.1LMI及其MATLAB求解
    11.1.1傳統的LMI求解方法
    11.1.2新的LMI求解方法——YALMIP工具箱
    11.1.3YALMIP工具箱仿真實例
    11.2基於LMI的一類線性繫統控制
    11.2.1繫統描述
    11.2.2基於LMI的線性繫統穩定鎮定
    11.2.3基於LMI的線性繫統跟蹤控制
    11.2.4仿真實例
    11.3基於LMI的一類線性繫統滑模魯棒控制
    11.3.1繫統描述
    11.3.2控制器設計
    11.3.3仿真實例
    11.4基於LMI的Lipschitz非線性繫統穩定鎮定
    11.4.1繫統描述
    11.4.2鎮定控制器設計
    11.4.3仿真實例
    11.5基於LMI的Lipschitz非線性繫統跟蹤控制
    11.5.1繫統描述
    11.5.2跟蹤控制器設計
    11.5.3仿真實例
    11.6基於LMI的欠驅動倒立擺繫統滑模控制
    11.6.1繫統描述
    11.6.2基於等效的滑模控制
    11.6.3基於輔助反饋的滑模控制
    11.6.4仿真實例
    11.7基於LMI的混沌繫統動態補償滑模控制
    11.7.1繫統描述
    11.7.2傳統的基於LMI的滑模控制
    11.7.3基於動態補償的LMI滑模控制
    11.7.4仿真實例
    參考文獻
    第12章Terminal滑模控制
    12.1一種非線性繫統的Terminal滑模控制
    12.1.1繫統描述
    12.1.2Terminal滑模控制器設計
    12.1.3仿真實例
    12.2快速Terminal滑模控制
    12.2.1傳統快速Terminal滑模控制
    12.2.2非奇異Terminal滑模控制
    12.2.3仿真實例
    12.3全局快速Terminal滑模控制
    12.3.1全局快速Terminal滑動模態
    12.3.2全局快速滑模控制器的設計及分析
    12.3.3全局快速滑模控制的魯棒性分析
    參考文獻
    前言
        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


     
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