《滑模變結構控制:量化反饋控制方法》主要闡述量化反饋的滑模變結構控制及容錯控制設計的基本內容和方法,介紹國內外相關領域的新研究成果。《滑模變結構控制:量化反饋控制方法》主要內容:線性不確定系統的魯棒量化反饋鎮定、基于滑動扇區方法的量化狀態反饋變結構控制、基于切換滑模變結構控制的平面系統量化反饋鎮定、線性系統的量化狀態及輸出反饋滑模容錯控制設計。
《滑模變結構控制:量化反饋控制方法》可作為高等院校控制理論與控制工程及相關專業的研究生教材,也可作為從事量化控制和滑模變結構控制研究的科研人員參考用書。
滑模變結構控制理論起源于20世紀50年代末,經學術界與工程界半個多世紀的不懈努力,已發展成為一個比較獨立、完整的理論體系。特別地,滑模變結構控制技術因對模型不確定性、外部擾動等擁有良好的魯棒特性,20世紀80年代后期開始被廣泛應用于機器人系統、飛行控制系統、電機系統及伺服系統等各類工程系統的控制中。
在當今這個網絡化、數字化時代,網絡化系統因具有成本低、安裝簡便、易維護、靈活性強等優點,極大地改變了傳統控制系統布線成本高、不易擴展等弊端,在航空航天、設備制造、過程控制、遠程醫療、危險及特殊復雜環境等領域獲得了廣泛應用。特別值得關注的是,網絡的引入在給控制實現提供方便的同時,也給控制領域帶來了許多新的問題與挑戰。例如,在水下通信控制系統中,傳輸介質的有限傳輸能力對閉環系統穩定性與性能的影響變得不再可以忽略;又如,在較為復雜的網絡控制系統中,往往需要通過一個共享網絡將地理空間中廣泛分布的網絡節點上的數據進行交換,而公共網絡的有限傳輸能力時常會導致網絡阻塞現象的發生,從而會對在線控制產生巨大影響。信號量化是上述網絡化系統控制設計需要考慮的重要方面之一。
本書針對變結構控制,特別是滑模變結構控制理論設計中的量化問題展開研究。結合構造量化器參數的調節策略,提出一套量化反饋變結構控制及容錯控制理論。本書的主要結果均通過嚴格的數學理論推導給出證明,并結合算例進行仿真驗證,是變結構控制理論在網絡化時代的發展。
本書的寫作是在我的博士指導教師,東北大學信息科學與工程學院楊光紅教授的悉心指導下完成的。楊光紅教授知識淵博、科研功底深厚,為本書的編寫提出了許多指導性與建設性的意見,在此向他表示深深的感謝與敬意。
前言
1 緒論
1.1 量化控制問題
1.2 變結構控制問題
1.2.1 滑模面設計的研究
1.2.2 抖振問題的研究
1.2.3 變結構控制的工程應用
1.3 容錯控制問題
1.3.1 容錯控制的基本概念
1.3.2 容錯控制研究現狀及主要研究方法
1.4 本書的主要內容
2 預備知識
2.1 滑模變結構控制概念與性質
2.1.1 滑動模態
2.1.2 到達條件的設計
2.1.3 滑模變結構控制的性質
2.2 一些引理
2.3 本書中使用的符號
3 一類單輸入線性不確定系統的魯棒量化反饋鎮定
3.1 引言
3.2 問題描述
3.3 魯棒量化反饋滑模變結構控制設計
3.4 仿真算例
3.5 本章小結
4 基于滑動扇區方法的量化狀態反饋變結構控制
4.1 引言
4.2 問題描述
4.2.1 PR—滑動扇區
4.2.2 量化參數的調節策略
4.3 主要結果
4.3.1 量化反饋變結構控制設計
4.3.2 魯棒量化反饋控制器設計
4.4 仿真算例
4.5 本章小結
5 基于切換滑模變結構控制的平面系統量化反饋鎮定
5.1 引言
5.2 問題描述
5.3 基于切換滑模變結構量化反饋控制設計
5.3.1 變量盯的切換邏輯
5.3.2 量化參數μ的靜態調節策略
5.3.3 控制器設計
5.4 仿真算例
5.5 本章小結
6 一類多輸入線性系統量化反饋變結構控制設計
6.1 引言
6.2 問題描述
6.3 主要結果
6.3.1 滑模面設計
6.3.2 控制器設計
6.4 仿真算例
6.5 本章小結
7 線性不確定系統量化狀態反饋滑模容錯控制
7.1 引言
7.2 問題描述
7.2.1 量化器模型
7.2.2 故障模型
7.2.3 問題描述
7.3 主要結果
7.3.1 滑模面設計
7.3.2 滑模變結構控制器設計
7.4 仿真算例
7.5 本章小結
8 線性不確定系統的滑模量化輸出反饋容錯控制
8.1 引言
8.2 問題描述
8.2.1 量化器模型
8.2.2 故障模型
8.2.3 基于補償器的滑模變結構控制器
8.2.4 問題描述
8.3 主要結果
8.3.1 滑模面設計
8.3.2 滑模變結構控制器設計
8.4 仿真算例
8.5 本章小結
參考文獻