本書主要內容包括有限/固定時間控制的基本概念、理論和方法，滑模控制理論發展至今的五代體系，臨近空間高速飛行器外部擾動上界未知、執行器飽和抑制、彈性頻率辨識與自適應抑制、跟蹤性能與進氣約束等控制問題的解決方案。本書內容系統、嚴謹，注重控制理論基礎與工程應用結合，具有鮮明的航天應用特色。
國家自然科學基金青年項目考慮進氣約束的高超聲速飛行器建模與類管路智能抗飽和控制，編號12102343，負責人
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景、目的和意義 1
1.2 臨近空間高速飛行器研究現狀 3
1.2.1 美國臨近空間高速飛行器研究現狀 3
1.2.2 俄羅斯臨近空間高速飛行器研究現狀 6
1.2.3 其他國家臨近空間高速飛行器研究現狀 6
1.3 臨近空間高速飛行器控制方法研究現狀 8
1.3.1 考慮外部擾動影響的控制方法研究現狀 9
1.3.2 考慮輸入受限影響的抗飽和控制方法研究現狀 10
1.3.3 考慮彈性振動問題的控制方法研究現狀 11
1.3.4 考慮進氣約束問題的控制方法研究現狀 12
1.4 本書主要研究內容及組織結構 13
第2章 吸氣式臨近空間高速飛行器數學模型 16
2.1 引言 16
2.2 吸氣式臨近空間高速飛行器幾何構型 16
2.3 吸氣式臨近空間高速飛行器動力學建模 18
2.3.1 坐標系定義與坐標轉換關系 18
2.3.2 剛體動力學方程 19
2.3.3 氣動與推進系統模型 23
2.3.4 吸氣式臨近空間高速飛行器曲線擬合模型 27
2.4 本章小結 31
第3章 有限/固定時間控制基礎理論與穩定性定理 32
3.1 引言 32
3.2 有限/固定時間穩定的定義 32
3.3 有限/固定時間穩定性判定方法 33
3.3.1 有限時間齊次性方法 33
3.3.2 有限時間Lyapunov 穩定性定理 33
3.3.3 固定時間Lyapunov 穩定性定理 34
3.4 本章小結 35
第4章 滑模控制基礎理論及擴展應用 36
4.1 引言 36
4.2 經典滑模控制 36
4.2.1 滑模控制理論概述 36
4.2.2 滑動模態的不變性 37
4.2.3 線性滑模控制 39
4.3 二階滑模控制 41
4.3.1 螺旋算法 41
4.3.2 次優算法 42
4.3.3 預定收斂律算法 43
4.3.4 準連續算法 43
4.3.5 漂移算法 44
4.4 超螺旋滑模控制 45
4.5 任意階滑模控制 45
4.5.1 嵌套式高階滑模算法 46
4.5.2 準連續高階滑模算法 46
4.5.3 改進的嵌套式高階滑模算法 47
4.6 連續任意階滑模控制 48
4.6.1 高階超螺旋算法 49
4.6.2 連續螺旋算法 52
4.6.3 連續終端滑模算法 53
4.7 終端滑模控制 54
4.7.1 終端滑模面 54
4.7.2 快速終端滑模面 55
4.7.3 非奇異終端滑模面 56
4.7.4 非奇異快速終端滑模面 58
4.8 固定時間滑模面與典型控制器設計 59
4.8.1 固定時間滑模面典型形式 59
4.8.2 二階系統固定時間典型控制器設計 62
4.9 滑模控制理論擴展應用 62
4.9.1 精確魯棒微分器 62
4.9.2 迭代固定時間觀測器 65
4.9.3 魯棒一致收斂觀測器 66
4.9.4 廣義超螺旋觀測器 67
4.10 本章小結 69
第5章 基于自適應增益高階超螺旋算法的控制方法 70
5.1 引言 70
5.2 問題描述 70
5.3 自適應增益高階超螺旋控制器設計 74
5.4 仿真與分析 77
5.4.1 仿真參數設定 77
5.4.2 臨近空間高速飛行器仿真結果與分析 78
5.4.3 擾動影響下的臨近空間高速飛行器仿真結果與分析 83
5.5 本章小結 88
第6章 基于自適應固定時間補償器的抗飽和有限時間控制方法 89
6.1 引言 89
6.2 問題描述 89
6.3 自適應抗飽和有限時間控制器設計 91
6.3.1 速度子系統抗飽和動態逆控制器 91
6.3.2 高度子系統基于微分器的抗飽和反步控制器 96
6.4 仿真與分析 103
6.4.1 自適應固定時間抗飽和補償器仿真結果與分析 103
6.4.2 自適應抗飽和有限時間控制器仿真結果與分析 106
6.5 本章小結 112
第7章 考慮彈性頻率辨識與自適應抑制的反步控制方法 113
7.1 引言 113
7.2 問題描述 113
7.3 串行陷波器 116
7.4 基于神經網絡在線監督的彈性頻率智能快速辨識器 118
7.4.1 基于Hilbert-Huang 變換的串行自適應陷波器設計 118
7.4.2 基于RBF 神經網絡的彈性頻率辨識在線監督 121
7.5 考慮彈性頻率辨識與自適應抑制的反步控制器設計 124
7.5.1 速度子系統設計 124
7.5.2 高度子系統設計 125
7.6 仿真與分析 130
7.6.1 串行自適應陷波器仿真結果與分析 130
7.6.2 彈性臨近空間高速飛行器仿真結果與分析 132
7.7 本章小結 145
第8章 考慮跟蹤性能與進氣約束的性能優化智能滑模控制方法 147
8.1 引言 147
8.2 問題描述 148
8.3 臨近空間高速飛行器性能約束快速終端滑模控制器設計 149
8.3.1 速度子系統控制器設計 149
8.3.2 高度子系統控制器設計 150
8.4 基于深度森林算法的性能優化智能滑模控制器設計 158
8.4.1 考慮多目標性能優化的訓練樣本數據獲取 158
8.4.2 基于深度森林算法的性能指標智能策略庫設計 163
8.5 仿真與分析 165
8.5.1 臨近空間高速飛行器性能約束快速終端滑模控制器仿真結果與分析 165
8.5.2 基于深度森林算法的性能優化智能滑模控制器仿真結果與分析 167
8.6 本章小結 177
參考文獻 179
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