变结构控制出现于20世纪60年代,经历发展,已形成了一个相对独立的研究分支,成为自动控制系统的一种普遍的设计方法,适用于线性与非线性系统、连续与离散系统、确定性与不确定性系统、集中参数与分布参数系统、集中控制与分散控制等。这种控制方法通过控制量的切换使系统状态沿着滑模面滑动,使系统在受到参数摄动和外干扰的时候具有不变性,正是这种特性使得变结构控制方法受到各国学者的重视。
由于滑模变结构控制算法简单、鲁棒性好和可靠性高,被广泛应用于运动控制系统中,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
有关滑模变结构控制理论及其工程应用,近年来已有大量的论文发表。作者多年来一直从事控制理论及应用方面的研究和教学工作,为了促进变结构控制和自动化技术的进步,反映滑模变结构控制设计与应用中的最新研究成果,并使广大工程技术人员能了解、掌握和应用这一领域的最新技术,学会用MATLAB语言进行滑模变结构控制器的设计,作者编写了这本书,以抛砖引玉,供广大读者学习参考。
本书是在总结作者多年研究成果的基础上,进一步理论化、系统化、规范化、实用化而成的,其特点是:
(1) 滑模变结构控制算法取材新颖,内容先进,重点置于学科交叉部分的前沿研究和介绍一些有潜力的新思想、新方法和新技术,取材着重于基本概念、基本理论和基本方法。
(2) 针对每种滑模控制算法给出了完整的MATLAB仿真程序,并给出了程序的说明和仿真结果,具有很强的可读性。
(3) 着重从应用角度出发,突出理论联系实际,面向广大工程技术人员,具有很强的工程实用性。书中有大量应用实例及其结果分析,为读者提供了有益的借鉴。
(4) 所给出的各种滑模变结构控制算法完整,程序设计结构设计力求简单明了,便于读者自学和二次开发。
本书共11章。第1章为绪论,介绍了滑模变结构控制的基本原理及在理论和应用方面的发展状况,第2章介绍了滑模控制的基本设计方法,第3章介绍了几种典型的滑模控制设计方法,第4章介绍了自适应鲁棒滑模控制的设计和分析方法,第5章介绍了欠驱动系统的滑模控制设计与分析方法,第6章介绍了反演及动态面滑模控制的设计和分析方法,第7章介绍了基于滤波器及观测器的滑模控制设计和分析方法,第8章介绍了模糊滑模控制的设计方法,包括基本的模糊滑模控制、基于模糊自适应调节的滑模控制和模糊自适应滑模控制的设计,第9章介绍了神经网络自适应滑模控制的设计和分析方法,第10章介绍了离散滑模控制的设计和分析方法,第11章介绍了机械手滑模控制的设计和分析方法。
本书是基于MATLAB的R2011a环境下开发的,各个章节的内容具有很强的独立性,读者可以结合自己的方向深入地进行研究。
作者在研究过程中得到北京航空航天大学尔联洁教授的热情指导,在此表示感谢。在滑模控制的研究中,杨闳竣、贺庆、郭一、龚海生等研究生参与了部分算法的论证,在此表示感谢。
假如您对算法和仿真程序有疑问,请通过Email与作者联系。程序下载网址为http://ljk.buaa.edu.cn或http://si.buaa.edu.cn。由于作者水平有限,书中难免存在一些不足和错误之处,欢迎广大读者批评指正。
刘金琨
于北京航空航天大学
