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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

1.5.7 Terminal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

1.5.13 高阶滑模控制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16

1.6.3 在飞行器控制中的应用16

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17

1.8 控制系统S函数设计17

1.8.1 S函数介绍17

1.8.2 S函数基本参数17

1.8.3 S函数描述实例18

1.9 简单自适应控制系统设计实例19

1.9.1 系统描述19

1.9.2 滑模控制律设计19

1.9.3 仿真实例20

附录24

参考文献24

第2章 滑模控制基本方法33

2.1 滑模面设计及应用实例33

2.1.1 滑模面的参数设计33

2.1.2 滑模控制的工程意义33

2.1.3 一个简单的滑模控制实例34

2.1.4 仿真实例35

2.2 基于趋近律的滑模控制38

2.2.1 几种典型的趋近律39

2.2.2 控制器设计40

2.2.3 仿真实例40

2.3 基于趋近律的滑模鲁棒控制46

2.3.1 系统描述46

2.3.2 仿真实例47

2.4 基于上界的滑模控制51

2.4.1 系统描述51

2.4.2 控制器设计51

2.4.3 仿真实例52

2.5 基于准滑动模态的滑模控制56

2.5.1 准滑动模态56

2.5.2 仿真实例57

2.6 基于连续切换的滑模控制62

2.6.1 双曲正切函数性质62

2.6.2 基于双曲正切函数的滑模控制64

2.6.3 仿真实例66

2.7 等效滑模控制69

2.7.1 系统描述69

2.7.2 等效控制69

2.7.3 滑模控制70

2.7.4 仿真实例70

2.8 滑模控制的数字化仿真73

2.8.1 基本原理74

2.8.2 仿真实例74

参考文献78

第3章 几种典型滑模控制79

3.1 基于名义模型的滑模控制79

3.1.1 系统描述79

3.1.2 控制系统结构79

3.1.3 针对名义模型的控制79

3.1.4 滑模控制器的设计80

3.1.5 仿真实例81

3.2 全局滑模控制87

3.2.1 系统描述87

3.2.2 全局滑模函数的设计87

3.2.3 滑模控制器的设计88

3.2.4 仿真实例89

3.3 基于线性化反馈的滑模控制93

3.3.1 线性化反馈控制93

3.3.2 仿真实例93

3.3.3 基于线性化反馈的滑模控制97

3.3.4 仿真实例97

3.4 输入输出反馈线性化控制101

3.4.1 系统描述101

3.4.2 控制器设计101

3.4.3 仿真实例102

3.5 基于输入输出反馈线性化的滑模控制105

3.5.1 系统描述105

3.5.2 控制器设计105

3.5.3 仿真实例106

3.6 模型参考滑模控制110

3.6.1 系统描述110

3.6.2 滑模控制器设计110

3.6.3 仿真实例111

参考文献115

第4章 自适应鲁棒滑模控制116

4.1 自适应鲁棒滑模控制描述116

4.1.1 问题的提出116

4.1.2 自适应滑模控制律的设计116

4.1.3 仿真实例118

4.2 无须物理参数的倒立摆自适应滑模控制124

4.2.1 系统描述124

4.2.2 控制律设计125

4.2.3 仿真实例126

4.3 基于HJI理论的滑模鲁棒控制132

4.3.1 基本原理132

4.3.2 控制器设计与分析133

4.3.3 仿真实例134

参考文献138

第5章 基于干扰及输出测量延迟观测器的滑模控制139

5.1 基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制139

5.1.1 系统描述139

5.1.2 观测器设计139

5.1.3 仿真实例140

5.1.4 基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制142

5.1.5 仿真实例143

5.2 基于指数收敛干扰观测器的滑模控制148

5.2.1 系统描述148

5.2.2 指数收敛干扰观测器的问题提出148

5.2.3 指数收敛干扰观测器的设计149

5.2.4 滑模控制器的设计与分析149

5.2.5 仿真实例150

5.3 基于输出延时观测器的滑模控制157

5.3.1 系统描述157

5.3.2 输出延迟观测器的设计158

5.3.3 滑模控制器的设计与分析158

5.3.4 仿真实例160

5.4 一种时变测量延迟观测器及滑模控制169

5.4.1 系统描述169

5.4.2 输出延迟观测器的设计169

5.4.3 按A-KC为Hurwitz进行K的设计170

5.4.4 观测器仿真实例170

5.4.5 基于时变测量输出延迟观测器的滑模控制175

5.4.6 闭环控制仿真实例176

参考文献180

第6章 反演及动态面滑模控制181

6.1 简单反演滑模控制181

6.1.1 基本原理181

6.1.2 滑模反演控制器的设计182

6.1.3 仿真实例183

6.2 鲁棒反演滑模控制187

6.2.1 系统描述187

6.2.2 Backstepping滑模控制器的设计187

6.2.3 仿真实例189

6.3 自适应反演滑模控制192

6.3.1 控制律的设计192

6.3.2 仿真实例193

6.4 简单动态面滑模控制197

6.4.1 系统描述197

6.4.2 动态面控制器的设计197

6.4.3 动态面控制器的分析199

6.4.4 动态面滑模控制器的设计200

6.4.5 仿真实例200

6.5 基于反演的动态滑模控制212

6.5.1 系统描述212

6.5.2 控制律设计212

6.5.3 仿真实例213

参考文献216

第7章 基于滤波器及状态观测器的滑模控制217

7.1 基于低通滤波器的滑模控制217

7.1.1 系统描述217

7.1.2 滑模控制器设计217

7.1.3 仿真实例218

7.2 基于Kalman滤波器的滑模控制222

7.2.1 系统描述222

7.2.2 卡尔曼滤波器原理222

7.2.3 仿真实例223

7.3 基于高增益观测器的滑模控制227

7.3.1 高增益观测器机理分析227

7.3.2 高增益观测器的滑模控制器设计228

7.3.3 仿真实例230

7.4 基于扩张观测器的滑模控制237

7.4.1 扩张观测器的设计237

7.4.2 扩张观测器的分析238

7.4.3 仿真实例240

7.4.4 基于扩张观测器的滑模控制器设计245

7.4.5 仿真实例246

7.5 基于高增益微分器的滑模控制250

7.5.1 系统描述250

7.5.2 传统滑模控制器的设计251

7.5.3 高增益微分器设计251

7.5.4 高增益微分器的滑模控制器设计252

7.5.5 仿真实例253

7.6 基于K观测器的高阶系统设计与分析258

7.6.1 K观测器设计与分析258

7.6.2 按Aο为Hurwitz进行k的设计260

7.6.3 基于K观测器的高阶系统滑模控制260

7.6.4 仿真实例262

参考文献267

第8章 模糊滑模控制269

8.1 基于模糊切换增益调节的滑模控制269

8.1.1 系统描述269

8.1.2 滑模控制器设计270

8.1.3 模糊规则设计270

8.1.4 仿真实例272

8.2 基于等效控制的模糊滑模控制278

8.2.1 系统描述279

8.2.2 模糊滑模控制律的设计279

8.2.3 仿真实例279

8.3 一种简单的模糊自适应滑模控制286

8.3.1 问题描述286

8.3.2 模糊逼近原理287

8.3.3 控制算法设计与分析288

8.3.4 仿真实例289

8.4 基于线性化反馈的自适应模糊滑模控制294

8.4.1 线性化反馈方法294

8.4.2 滑模控制器设计295

8.4.3 自适应模糊滑模控制器设计296

8.4.4 仿真实例298

8.5 一种简单的切换模糊化自适应滑模控制305

8.5.1 系统描述306

8.5.2 自适应模糊滑模控制器设计306

8.5.3 仿真实例307

8.6 一种复杂的切换模糊化自适应滑模控制313

8.6.1 系统描述313

8.6.2 自适应模糊滑模控制器设计313

8.6.3 仿真实例315

8.7 具有积分滑模面的模糊滑模控制323

8.7.1 系统描述323

8.7.2 控制器的设计323

8.7.3 仿真实例323

8.8 控制输入模糊化的自适应滑模控制328

8.8.1 系统描述328

8.8.2 控制器的设计328

8.8.3 自适应控制算法设计329

8.8.4 仿真实例331

参考文献336

第9章 神经网络滑模控制337

9.1 一种简单的RBF网络自适应滑模控制337

9.1.1 问题描述337

9.1.2 RBF网络原理338

9.1.3 控制算法设计与分析338

9.1.4 仿真实例339

9.2 RBF网络自适应鲁棒滑模控制343

9.2.1 问题描述343

9.2.2 基于RBF网络逼近f（·）的滑模控制343

9.2.3 仿真实例344

9.3 一种复杂的RBF网络自适应鲁棒滑模控制349

9.3.1 问题描述349

9.3.2 基于RBF网络逼近f（·）和g（·）的滑模控制349

9.3.3 仿真实例351

9.4 基于神经网络的直接自适应滑模控制356

9.4.1 系统描述356

9.4.2 理想的滑模控制器及神经网络逼近357

9.4.3 控制器设计及分析358

9.4.4 仿真实例359

9.5 基于神经网络最小参数学习法的自适应滑模控制364

9.5.1 问题描述364

9.5.2 基于RBF网络逼近的自适应控制365

9.5.3 仿真实例366

9.6 基于RBF网络摩擦补偿的滑模控制371

9.6.1 系统描述371

9.6.2 基于RBF网络逼近的滑模控制371

9.6.3 仿真实例372

参考文献377

第10章 离散滑模控制378

10.1 离散滑模控制描述378

10.2 离散时间滑模控制的特性378

10.2.1 准滑动模态378

10.2.2 离散滑模的存在性和可达性379

10.2.3 离散滑模控制的不变性379

10.3 基于趋近律的离散滑模控制380

10.3.1 离散趋进律的设计380

10.3.2 离散控制律的设计381

10.3.3 仿真实例381

10.3.4 基于趋近律的离散滑模控制位置跟踪384

10.3.5 仿真实例385

10.4 基于等效控制的离散滑模控制391

10.4.1 控制器设计391

10.4.2 稳定性分析392

10.4.3 仿真实例393

10.5 基于变速趋近律的滑模控制395

10.5.1 变速趋近律设计395

10.5.2 基于变速趋近律的滑模控制396

10.5.3 基于组合趋近律的控制397

10.5.4 仿真实例398

10.6 自适应离散滑模控制403

10.6.1 离散指数趋近律控制的抖振分析403

10.6.2 自适应滑模控制器的设计404

10.6.3 仿真实例405

10.7 离散滑模控制的设计与分析409

10.7.1 系统描述409

10.7.2 控制器设计与分析409

10.7.3 仿真实例411

10.8 基于干扰观测器的离散滑模控制414

10.8.1 系统描述414

10.8.2 基于干扰观测器的离散滑模控制414

10.8.3 干扰观测器的收敛性分析414

10.8.4 稳定性分析415

10.8.5 仿真实例417

参考文献420

第11章 基于LMI的滑模控制421

11.1 LMI及其MATLAB求解421

11.1.1 传统的LMI求解方法421

11.1.2 新的LMI求解方法——YALMIP工具箱422

11.1.3 YALMIP工具箱仿真实例423

11.2 基于LMI的一类线性系统控制424

11.2.1 系统描述424

11.2.2 基于LMI的线性系统稳定镇定424

11.2.3 基于LMI的线性系统跟踪控制425

11.2.4 仿真实例425

11.3 基于LMI的一类线性系统滑模鲁棒控制432

11.3.1 系统描述432

11.3.2 控制器设计432

11.3.3 仿真实例433

11.4 基于LMI的Lipschitz非线性系统稳定镇定439

11.4.1 系统描述439

11.4.2 镇定控制器设计439

11.4.3 仿真实例440

11.5 基于LMI的Lipschitz非线性系统跟踪控制445

11.5.1 系统描述445

11.5.2 跟踪控制器设计446

11.5.3 仿真实例447

11.6 基于LMI的欠驱动倒立摆系统滑模控制452

11.6.1 系统描述453

11.6.2 基于等效的滑模控制453

11.6.3 基于辅助反馈的滑模控制454

11.6.4 仿真实例455

11.7 基于LMI的混沌系统动态补偿滑模控制462

11.7.1 系统描述462

11.7.2 传统的基于LMI的滑模控制462

11.7.3 基于动态补偿的LMI滑模控制463

11.7.4 仿真实例465

参考文献473

第12章 Terminal滑模控制474

12.1 一种非线性系统的Terminal滑模控制474

12.1.1 系统描述474

12.1.2 Terminal滑模控制器设计474

12.1.3 仿真实例478

12.2 快速Terminal滑模控制483

12.2.1 传统快速Terminal滑模控制483

12.2.2 非奇异Terminal滑模控制485

12.2.3 仿真实例486

12.3 全局快速Terminal滑模控制490

12.3.1 全局快速Terminal滑动模态491

12.3.2 全局快速滑模控制器的设计及分析492

12.3.3 全局快速滑模控制的鲁棒性分析497

参考文献504