《滑模变结构控制:量化反馈控制方法》主要阐述量化反馈的滑模变结构控制及容错控制设计的基本内容和方法,介绍国内外相关领域的新研究成果。《滑模变结构控制:量化反馈控制方法》主要内容:线性不确定系统的鲁棒量化反馈镇定、基于滑动扇区方法的量化状态反馈变结构控制、基于切换滑模变结构控制的平面系统量化反馈镇定、线性系统的量化状态及输出反馈滑模容错控制设计。
《滑模变结构控制:量化反馈控制方法》可作为高等院校控制理论与控制工程及相关专业的研究生教材,也可作为从事量化控制和滑模变结构控制研究的科研人员参考用书。
滑模变结构控制理论起源于20世纪50年代末,经学术界与工程界半个多世纪的不懈努力,已发展成为一个比较独立、完整的理论体系。特别地,滑模变结构控制技术因对模型不确定性、外部扰动等拥有良好的鲁棒特性,20世纪80年代后期开始被广泛应用于机器人系统、飞行控制系统、电机系统及伺服系统等各类工程系统的控制中。
在当今这个网络化、数字化时代,网络化系统因具有成本低、安装简便、易维护、灵活性强等优点,极大地改变了传统控制系统布线成本高、不易扩展等弊端,在航空航天、设备制造、过程控制、远程医疗、危险及特殊复杂环境等领域获得了广泛应用。特别值得关注的是,网络的引入在给控制实现提供方便的同时,也给控制领域带来了许多新的问题与挑战。例如,在水下通信控制系统中,传输介质的有限传输能力对闭环系统稳定性与性能的影响变得不再可以忽略;又如,在较为复杂的网络控制系统中,往往需要通过一个共享网络将地理空间中广泛分布的网络节点上的数据进行交换,而公共网络的有限传输能力时常会导致网络阻塞现象的发生,从而会对在线控制产生巨大影响。信号量化是上述网络化系统控制设计需要考虑的重要方面之一。
本书针对变结构控制,特别是滑模变结构控制理论设计中的量化问题展开研究。结合构造量化器参数的调节策略,提出一套量化反馈变结构控制及容错控制理论。本书的主要结果均通过严格的数学理论推导给出证明,并结合算例进行仿真验证,是变结构控制理论在网络化时代的发展。
本书的写作是在我的博士指导教师,东北大学信息科学与工程学院杨光红教授的悉心指导下完成的。杨光红教授知识渊博、科研功底深厚,为本书的编写提出了许多指导性与建设性的意见,在此向他表示深深的感谢与敬意。
前言
1 绪论
1.1 量化控制问题
1.2 变结构控制问题
1.2.1 滑模面设计的研究
1.2.2 抖振问题的研究
1.2.3 变结构控制的工程应用
1.3 容错控制问题
1.3.1 容错控制的基本概念
1.3.2 容错控制研究现状及主要研究方法
1.4 本书的主要内容
2 预备知识
2.1 滑模变结构控制概念与性质
2.1.1 滑动模态
2.1.2 到达条件的设计
2.1.3 滑模变结构控制的性质
2.2 一些引理
2.3 本书中使用的符号
3 一类单输入线性不确定系统的鲁棒量化反馈镇定
3.1 引言
3.2 问题描述
3.3 鲁棒量化反馈滑模变结构控制设计
3.4 仿真算例
3.5 本章小结
4 基于滑动扇区方法的量化状态反馈变结构控制
4.1 引言
4.2 问题描述
4.2.1 PR—滑动扇区
4.2.2 量化参数的调节策略
4.3 主要结果
4.3.1 量化反馈变结构控制设计
4.3.2 鲁棒量化反馈控制器设计
4.4 仿真算例
4.5 本章小结
5 基于切换滑模变结构控制的平面系统量化反馈镇定
5.1 引言
5.2 问题描述
5.3 基于切换滑模变结构量化反馈控制设计
5.3.1 变量盯的切换逻辑
5.3.2 量化参数μ的静态调节策略
5.3.3 控制器设计
5.4 仿真算例
5.5 本章小结
6 一类多输入线性系统量化反馈变结构控制设计
6.1 引言
6.2 问题描述
6.3 主要结果
6.3.1 滑模面设计
6.3.2 控制器设计
6.4 仿真算例
6.5 本章小结
7 线性不确定系统量化状态反馈滑模容错控制
7.1 引言
7.2 问题描述
7.2.1 量化器模型
7.2.2 故障模型
7.2.3 问题描述
7.3 主要结果
7.3.1 滑模面设计
7.3.2 滑模变结构控制器设计
7.4 仿真算例
7.5 本章小结
8 线性不确定系统的滑模量化输出反馈容错控制
8.1 引言
8.2 问题描述
8.2.1 量化器模型
8.2.2 故障模型
8.2.3 基于补偿器的滑模变结构控制器
8.2.4 问题描述
8.3 主要结果
8.3.1 滑模面设计
8.3.2 滑模变结构控制器设计
8.4 仿真算例
8.5 本章小结
参考文献