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第1章 绪论1

1.1滑模变结构控制简介1

1.2变结构控制发展历史1

1.3滑模变结构控制基本原理2

1.4滑模面的参数设计4

1.5滑模变结构控制理论研究方向4

1.5.1滑模变结构控制系统的抖振问题4

1.5.2离散系统滑模变结构控制10

1.5.3自适应滑模变结构控制10

1.5.4不匹配不确定性系统的滑模变结构控制11

1.5.5针对时滞系统的滑模变结构控制11

1.5.6非线性系统的滑模变结构控制12

1.5.7Terminal滑模变结构控制12

1.5.8全鲁棒（Global）滑模变结构控制13

1.5.9滑模观测器的研究13

1.5.10神经滑模变结构控制14

1.5.11模糊滑模变结构控制14

1.5.12积分滑模变结构控制15

1.6滑模变结构控制应用15

1.6.1在电机中的应用15

1.6.2在机器人控制中的应用15

1.6.3在飞行器控制中的应用15

1.6.4在倒立摆控制中的应用16

1.6.5在伺服系统中的应用16

1.7滑模变结构控制相关研究著作16

参考文献17

第2章 滑模控制基本方法25

2.1滑模面设计及应用实例25

2.1.1滑模面的参数设计25

2.1.2一个简单的滑模控制实例25

2.1.3仿真实例26

2.2基于趋近律的滑模控制29

2.2.1几种典型的趋近律30

2.2.2控制器设计30

2.2.3仿真实例31

2.3基于趋近律的滑模鲁棒控制34

2.3.1系统描述34

2.3.2仿真实例35

2.4基于上界的滑模控制38

2.4.1系统描述38

2.4.2控制器设计39

2.4.3仿真实例39

2.5基于准滑动模态的滑模控制43

2.5.1准滑动模态43

2.5.2仿真实例44

2.6等效滑模控制50

2.6.1系统描述50

2.6.2等效控制50

2.6.3滑模控制51

2.6.4仿真实例51

2.7滑模控制的数字化仿真54

2.7.1基本原理54

2.7.2仿真实例55

第3章 几种典型滑模控制58

3.1基于名义模型的滑模控制58

3.1.1系统描述58

3.1.2控制系统结构58

3.1.3针对名义模型的控制59

3.1.4滑模控制器的设计59

3.1.5仿真实例60

3.2全局滑模控制66

3.2.1系统描述66

3.2.2全局滑模函数的设计66

3.2.3滑模控制器的设计66

3.2.4仿真实例67

3.3基于线性化反馈的滑模控制71

3.3.1线性化反馈控制71

3.3.2仿真实例72

3.3.3基于线性化反馈的滑模控制75

3.3.4仿真实例76

3.4输入输出反馈线性化控制79

3.4.1系统描述79

3.4.2控制器设计79

3.4.3仿真实例80

3.5基于输入输出反馈线性化的滑模控制83

3.5.1系统描述83

3.5.2控制器设计83

3.5.3仿真实例84

3.6模型参考滑模控制87

3.6.1系统描述87

3.6.2滑模控制器设计87

3.6.3仿真实例88

参考文献92

第4章 自适应鲁棒滑模控制93

4.1自适应鲁棒滑模控制93

4.1.1问题的提出93

4.1.2自适应滑模控制律的设计93

4.1.3仿真实例94

4.2无需物理参数的倒立摆自适应滑模控制100

4.2.1系统描述100

4.2.2控制律设计101

4.2.3仿真实例103

4.3基于HJI理论的滑模鲁棒控制108

4.3.1基本原理108

4.3.2控制器设计与分析108

4.3.3仿真实例110

4.4控制输入受限条件下的滑模控制114

4.4.1基本原理114

4.4.2控制器设计与分析115

4.4.3仿真实例116

4.5基于RBF网络补偿的控制输入受限滑模控制120

4.5.1系统描述120

4.5.2基于RBF网络控制受限逼近的滑模控制120

4.5.3仿真实例121

参考文献127

第5章 欠驱动系统滑模控制128

5.1 LMI及其MATLAB求解128

5.2基于LMI的欠驱动倒立摆系统滑模控制129

5.2.1系统描述129

5.2.2基于等效的滑模控制130

5.2.3基于辅助反馈的滑模控制分析130

5.2.4仿真实例131

5.3一类欠驱动系统的滑模控制138

5.3.1系统描述139

5.3.2滑模控制律的设计139

5.3.3稳定性及收敛性分析140

5.3.4位置跟踪141

5.3.5仿真实例142

5.4 VTOL飞行器滑模控制154

5.4.1系统描述154

5.4.2模型解耦154

5.4.3控制律设计157

5.4.4仿真实例159

5.5基于Hurwitz稳定的小车倒立摆滑模控制166

5.5.1系统描述166

5.5.2滑模控制律设计166

5.5.3 Hurwitz稳定性分析167

5.5.4仿真实例170

5.6柔性机械手观测器设计及分析174

5.6.1问题描述174

5.6.2观测器设计174

5.6.3观测器分析175

5.6.4仿真结果176

5.7基于观测器的柔性关节机械手滑模控制180

5.7.1观测器的设计180

5.7.2控制器设计与分析181

5.7.3仿真实例183

5.8基于高增益观测器分离定理的滑模控制188

5.8.1高增益观测器分离定理188

5.8.2基于高增益观测器的倒立摆控制188

5.8.3闭环系统分析190

5.8.4仿真实例191

5.9基于欠驱动系统解耦算法的滑模控制196

5.9.1欠驱动系统解耦算法196

5.9.2倒立摆动力学系统的解耦197

5.9.3滑模控制器的设计199

5.9.4滑模参数C的设计199

5.9.5仿真实例200

参考文献204

第6章 反演及动态面滑模控制206

6.1简单反演滑模控制206

6.1.1基本原理206

6.1.2滑模反演控制器的设计207

6.1.3仿真实例207

6.2鲁棒反演滑模控制211

6.2.1系统描述211

6.2.2 backstepping滑模控制器的设计211

6.2.3仿真实例212

6.3自适应反演滑模控制216

6.3.1控制律的设计216

6.3.2仿真实例217

6.4柔性机械手的反演滑模控制220

6.4.1系统描述220

6.4.2反演滑模控制器的设计221

6.4.3仿真实例224

6.5简单动态面滑模控制229

6.5.1系统描述229

6.5.2动态面控制器的设计230

6.5.3动态面控制器的分析231

6.5.4动态面滑模控制器的设计232

6.5.5仿真实例232

6.6柔性机械手动态面滑模控制243

6.6.1系统描述243

6.6.2控制律设计244

6.6.3稳定性分析245

6.6.4仿真实例248

参考文献257

第7章 基于滤波器及观测器的滑模控制258

7.1基于低通滤波器的滑模控制258

7.1.1系统描述258

7.1.2滑膜控制器设计258

7.1.3仿真实例259

7.2基于Kalman滤波器的滑模控制262

7.2.1系统描述262

7.2.2 Kalman滤波器原理263

7.2.3仿真实例263

7.3基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制266

7.3.1系统描述266

7.3.2观测器设计267

7.3.3仿真实例267

7.3.4基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制设计270

7.3.5仿真实例271

7.4基于高增益观测器的滑模控制275

7.4.1高增益观测器机理分析275

7.4.2基于高增益观测器的滑模控制设计278

7.4.3仿真实例279

7.5基于扩张观测器的滑模控制285

7.5.1扩张观测器的设计286

7.5.2扩张观测器的分析286

7.5.3仿真实例288

7.5.4基于扩张观测器的滑模控制设计293

7.5.5仿真实例293

7.6基于微分器的滑模控制297

7.6.1系统描述298

7.6.2传统滑模控制器的设计298

7.6.3微分器设计298

7.6.4基于微分器的滑模控制设计299

7.6.5仿真实例300

7.7基于输出延时观测器的滑模控制305

7.7.1系统描述305

7.7.2输出延时观测器的设计305

7.7.3滑模控制器的设计与分析306

7.7.4仿真实例306

7.8基于谐振抑制的滑模控制315

7.8.1谐振抑制滤波器设计316

7.8.2系统描述316

7.8.3基于名义模型的滑模控制318

7.8.4仿真分析319

参考文献322

第8章 模糊滑模控制324

8.1基于模糊切换增益调节的滑模控制324

8.1.1系统描述324

8.1.2滑模控制器设计324

8.1.3模糊规则设计325

8.1.4仿真实例326

8.2基于等效控制的模糊滑模控制333

8.2.1系统描述333

8.2.2模糊滑模控制律的设计333

8.2.3仿真实例333

8.3一种简单的模糊自适应滑模控制339

8.3.1问题描述339

8.3.2模糊逼近原理340

8.3.3控制算法设计与分析341

8.3.4仿真实例342

8.4基于线性化反馈的自适应模糊滑模控制347

8.4.1线性化反馈方法347

8.4.2滑模控制器设计347

8.4.3自适应模糊滑模控制器设计348

8.4.4仿真实例350

8.5一种简单的切换模糊化自适应滑模控制357

8.5.1系统描述357

8.5.2自适应模糊滑模控制器设计357

8.5.3仿真实例359

8.6一种复杂的切换模糊化自适应滑模控制364

8.6.1系统描述364

8.6.2自适应模糊滑模控制器设计364

8.6.3仿真实例366

8.7具有积分滑模面的模糊滑模控制373

8.7.1系统描述373

8.7.2控制器的设计373

8.7.3仿真实例374

8.8控制输入模糊化的自适应滑模控制379

8.8.1系统描述379

8.8.2控制器的设计379

8.8.3自适应控制算法设计380

8.8.4仿真实例381

8.9基于模糊补偿的机械手自适应模糊滑模控制387

8.9.1系统描述387

8.9.2基于模糊补偿的滑模控制388

8.9.3只对摩擦进行模糊补偿的滑模控制389

8.9.4仿真实例390

参考文献397

第9章 神经网络滑模控制399

9.1一种简单的RBF网络自适应滑模控制399

9.1.1问题描述399

9.1.2 RBF网络原理399

9.1.3控制算法设计与分析400

9.1.4仿真实例400

9.2 RBF网络自适应鲁棒滑模控制404

9.2.1问题描述404

9.2.2基于RBF网络逼近f（·）的滑模控制404

9.2.3仿真实例405

9.3一种复杂的RBF网络自适应鲁棒滑模控制410

9.3.问题描述410

9.3.2基于RBF网络逼近f（·）和g（·）的滑模控制410

9.3.3仿真实例412

9.4基于模型逼近的机械手RBF网络自适应滑模控制417

9.4.1问题描述417

9.4.2基于RBF神经网络逼近的滑模控制418

9.4.3稳定性及收敛性分析418

9.4.4仿真实例420

9.5基于神经网络的直接自适应滑模控制429

9.5.1系统描述429

9.5.2理想的滑模控制器及神经网络逼近430

9.5.3控制器设计及分析431

9.5.4仿真实例432

9.6基于神经网络最小参数学习法的自适应滑模控制436

9.6.1问题描述436

9.6.2基于RBF网络逼近的自适应控制437

9.6.3仿真实例438

9.7基于RBF网络最小参数学习法的机械手自适应控制443

9.7.1问题的提出443

9.7.2基于神经网络逼近的滑模控制443

9.7.3基于单参数的自适应滑模控制444

9.7.4仿真实例446

参考文献454

第10章 离散滑模控制455

10.1离散滑模控制描述455

10.2离散时间滑模控制的特性455

10.2.1准滑动模态455

10.2.2离散滑模的存在性和可达性456

10.2.3离散滑模控制的不变性456

10.3基于趋近律的离散滑模控制457

10.3.1离散趋近律的设计457

10.3.2离散控制律的设计458

10.3.3仿真实例458

10.3.4基于趋近律的离散滑模控制位置跟踪460

10.3.5仿真实例461

10.4基于等效控制的离散滑模控制467

10.4.1控制器设计467

10.4.2稳定性分析467

10.4.3仿真实例469

10.5基于变速趋近律的滑模控制471

10.5.1变速趋近律设计471

10.5.2基于变速趋近律的滑模控制设计471

10.5.3基于组合趋近律的控制473

10.5.4仿真实例473

10.6自适应离散滑模控制477

10.6.1离散指数趋近律控制的抖振分析477

10.6.2自适应滑模控制器的设计478

10.6.3仿真实例479

10.7离散滑模控制的设计与分析482

10.7.1系统描述482

10.7.2控制器设计与分析482

10.7.3仿真实例484

10.8基于干扰观测器的离散滑模控制486

10.8.1系统描述486

10.8.2基于干扰观测器的离散滑模控制486

10.8.3干扰观测器的收敛性分析487

10.8.4稳定性分析488

10.8.5仿真实例489

参考文献492

第11章 机械手滑模控制493

11.1机械手动力学模型及特性493

11.2基于名义模型的机械手滑模鲁棒控制——上界方法494

11.2.1系统描述494

11.2.2控制律设计494

11.2.3仿真实例495

11.3基于名义模型的机械手滑模鲁棒控制——PI鲁棒方法500

11.3.1问题描述500

11.3.2控制器设计500

11.3.3稳定性分析501

11.3.4仿真实例——双关节机械手滑模控制502

11.4基于名义模型的机械手滑模控制——趋近律方法508

11.4.1设计原理508

11.4.2基于名义模型的机械手指数趋近律的设计509

11.4.3仿真实例510

11.5基于低通滤波器的机械手滑模控制515

11.5.1机械手动态方程515

11.5.2滑模控制器的设计516

11.5.3仿真实例——单关节机械手滑模控制517

11.5.4仿真实例——双关节机械手滑模控制521

11.6机械手自适应滑模控制527

11.6.1系统描述527

11.6.2自适应滑模控制器的设计528

11.6.3仿真实例529

11.7机械手滑模控制的收敛性分析537

参考文献539