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第一章 绪论 1

1.1 滑模控制理论的基本概念 1

目录 1

1.2 线性系统滑模控制简述 5

1.2.1 基本定义 6

1.2.2 切换方式 8

1.2.3 达到条件与控制律 9

1.3 滑模控制系统的基本特性 11

1.3.1 滑动模态的存在条件 11

1.3.2 等价控制输入 12

1.3.3 滑动模态的零点概念 13

1.3.4 滑模控制系统的鲁棒性 14

1.3.5 滑动模态的领域 15

1.3.6 滑动模态的切换频率 16

1.4 滑模控制理论的发展历史、研究现状以及未来展望 18

2.1.1 极点配置设计法 23

第二章 连续线性系统的滑模控制 23

2.1 切换超平面的设计 23

2.1.2 特征向量配置设计法 26

2.1.3 最优化设计法 29

2.1.4 系统零点设计法 31

2.1.5 给定极点区域的极点配置设计法 32

2.2 滑动模态控制器的设计 37

2.2.1 固定顺序控制器的设计 37

2.2.2 自由顺序控制器的设计 41

2.2.3 最终滑动模态控制器的设计 46

2.2.4 线性控制与非线性控制器的设计 51

2.3 滑模控制系统的频域设计法 55

2.3.1 一般频率成形切换平面的设计 55

2.3.2 最优频率成形切换平面的设计—基于H2控制理论 57

的设计 57

2.3.3 基于H∞/μ控制理论的滑模控制系统设计 60

2.4 参数可变型超平面的滑模控制系统设计 64

2.4.1 多段滑模平面的滑模控制系统 65

2.4.2 具有旋转超平面的滑模控制系统 67

2.4.3 具用平移超平面的滑模控制系统 71

第三章 线性不确定系统的滑模控制 73

3.1 已知不确定量上界值的滑模控制 73

3.1.1 上界值满足匹配条件的滑模控制 73

3.1.2 上界值不满足匹配条件的滑模控制 77

3.2 未知不确定量的自适应滑模控制 84

3.2.1 自适应滑模控制 85

3.2.2 辨识上界值的滑模控制 86

3.2.3 自适应鲁棒滑模控制 88

3.3 大系统的滑模控制 90

3.4 动态输出反馈系统的滑模控制 97

3.4.1 基于几何空间的输出反馈滑模控制 97

3.4.2 基于等价控制的输出反馈滑模控制 106

第四章 伺服系统与模型跟踪系统 115

的滑模控制 115

4.1 带有积分项的滑模伺服控制 115

4.1.1 单输入规范系统的滑模伺服控制 115

4.1.2 基于内部模型的滑模伺服控制系统 119

4.1.3 三阶惯性质量系统的位置伺服滑模控制 123

4.2 基于运动方程的滑模目标跟踪控制 128

4.2.1 一般运动系统的滑模目标跟踪控制 128

4.2.2 机器手模型的自适应滑模轨迹跟踪控制 133

4.2.3 带有积分项的滑模轨迹跟踪控制 140

4.3 线性系统模型跟踪滑模控制 142

4.3.1 一般系统的模型跟踪滑模控制 142

4.3.2 自适应模型跟踪滑模控制 148

4.3.3 大系统模型跟踪滑模控制 154

5.1 滑模控制系统的抖动概论 160

第五章 滑模控制系统中的抖动控制 160

5.2 采用饱和函数的抖动消除法 164

5.2.1 调节系统的抖动消除法 164

5.2.2 跟踪系统的抖动消除法 172

5.2.3 二阶滑模控制的抖动消除法 178

5.2.4 改进型饱和函数的抖动消除法 181

5.3 采用光滑函数的抖动消除法 184

5.4 采用连续函数的抖动消除法 191

5.4.1 线性连续控制法 192

5.4.2 非线性连续控制法 195

5.4.3 模型跟踪连续控制法 198

第六章 基于滑模控制的状态观测 201

器设计和系统参数辨识 201

6.1 一般型低阶状态观测器的设计 201

6.2.1 滑模观测器的基本形式及特性 205

6.2 鲁棒型滑模状态观测器的设计 205

6.2.2 采用滑模观测器的滑模控制系统特性 212

6.2.3 低阶鲁棒型滑模观测器的设计 218

6.3 自适应型滑模状态观测器的设计 220

6.4 非线性系统滑模观测器的设计 226

6.5 基于滑模控制的系统参数辨识 227

6.5.1 基于滑模控制的直接辨识法 228

6.5.2 基于滑模控制的间接辨识法 231

第七章 离散时间系统的滑模控制 234

7.1 单输入离散滑模控制系统 235

7.1.1 滑模超平面的设计 235

7.1.2 滑模控制器的设计 236

7.1.3 消除系统抖动的滑模控制器设计 239

7.2 多输入离散滑模控制系统的设计 243

7.3 伺服系统的离散滑模控制设计 248

7.4.1 调节系统的滑模控制设计 253

7.4 基于差分方程的离散滑模控制系统 253

7.4.2 自适应系统的滑模控制设计 255

7.5 基于线性控制的离散滑模控制设计 257

第八章 滑动模态控制系统的应用 261

8.1 机器人手臂系统的滑模控制 261

8.1.1 机器人手臂的运动方程及其特性 261

8.1.2 滑模控制系统的设计 263

8.1.3 实验对象与实验结果分析 265

8.1.4 考虑目标值加速度项的滑模控制 268

8.2 电机系统的滑模控制 271

8.2.1 直流电机中的滑模控制 272

8.2.2 感应电机中的滑模控制 274

8.2.3 同步电机中的滑模控制 276

8.2.4 采用干扰观测器的直流电机滑模控制 279

8.3 伺服驱动系统的滑模控制 284

8.3.1 数控机床位置伺服系统的滑模控制 285

8.3.2 基于滑模控制的机床切削力适应控制 292

8.4 电磁悬浮轴承系统的滑模控制 298

8.4.1 柔性轴—电磁悬浮轴承系统中的连续时间滑模控制 298

8.4.2 柔性轴—电磁悬浮轴承系统中的离散时间滑模控制 304

8.5 减振系统中的滑模控制 315

8.5.1 电磁齿轮传动系统的滑模控制 315

8.5.2 塔状高层建筑物的滑模控制 321

8.6 航天航空系统的滑模控制 327

8.6.1 大气层内的飞行控制 327

8.6.2 外大气层的飞行控制 329

8.7 电力系统的滑模控制 330

8.7.1 电网系统中的滑模控制 331

8.7.2 发电厂的滑模控制 332

8.8 过程控制系统中的滑模控制 334

参考文献 336