滑模变结构控制MATLAB仿真(第3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘金琨著 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302402565

商品编码：1745389905

出版时间：2015-08-01

作  者:刘金琨 著 著作 定  价:69 出 版 社:清华大学出版社 出版日期:2015年08月01日 页  数:504 装  帧:平装 ISBN:9787302402565 ●暂无

内容简介

暂无

滑模变结构控制MATLAB仿真（第三版）—— 智能控制时代的实践指南 内容简介 《滑模变结构控制MATLAB仿真（第三版）》是一本面向工程技术人员、科研人员及高等院校相关专业师生的实践性专著，深入浅出地介绍了滑模变结构控制（Sliding Mode Variable Structure Control，简称SMC）的基本原理、核心算法及其在MATLAB/Simulink环境下的具体实现与仿真方法。本书在延续前两版扎实理论基础的同时，紧密结合当前自动化、机器人、航空航天、电力电子等领域对高性能、高鲁棒性控制方法的需求，系统地更新了最新的研究进展和工程应用案例，旨在为读者提供一套全面、实用且与时俱进的SMC学习和应用工具。 本书核心内容与特色 本书的最大亮点在于其将复杂的SMC理论与直观的MATLAB仿真紧密结合，强调“学以致用”的学习理念。我们力求在理论推导清晰易懂的基础上，通过大量的仿真实例，让读者能够直观地理解SMC的工作机制，并掌握如何将其应用于实际工程问题。 第一部分：滑模变结构控制理论基础 本部分为全书的理论基石，循序渐进地阐述了SMC的核心概念和关键技术。 第一章：引言 回顾SMC的发展历程，强调其在处理系统不确定性、非线性以及外部扰动等方面的独特优势。 分析SMC在现代工程控制领域日益增长的应用价值，为读者建立学习SMC的必要性和重要性认知。 简要介绍本书的组织结构和学习方法，帮助读者快速掌握本书的学习路径。 第二章：滑模变结构控制的基本概念 状态空间描述与系统的不确定性： 详细介绍如何建立和描述受不确定性影响的动力学系统模型，为后续SMC设计奠定基础。 滑模面的设计： 深入探讨滑模面的几何意义，讲解如何根据系统性能要求设计合适的滑模面。涵盖了多种常用的滑模面设计方法，并分析其优缺点。 趋近律： 详细解释趋近律的作用，它是驱动系统状态达到并保持在滑模面上的核心机制。重点介绍常用的趋近律（如指数趋近律、幂次趋近律等）及其动力学特性，以及它们对系统响应速度和抖振特性的影响。 滑模变结构控制器的设计： 讲解如何基于滑模面和趋近律设计出SMC的开关控制律。重点在于推导控制器的具体形式，以及如何处理控制器中的不确定项。 离散时间滑模变结构控制： 探讨SMC在数字控制系统中的应用，介绍离散时间SMC的设计方法，以及其与连续时间SMC的异同。 第三章：高级滑模变结构控制技术 等效控制与鲁棒性分析： 深入分析SMC的鲁棒性来源，解释等效控制的概念，以及在存在不确定性和扰动时，SMC如何实现系统的稳定性。 抖振现象及其抑制： 详细阐述SMC在实际应用中普遍存在的抖振问题，分析抖振产生的原因，并系统介绍多种有效的抖振抑制方法，包括但不限于：边界层技术（Boundary Layer）、高阶滑模控制（Higher-Order Sliding Mode Control, HOSMC）、高斯噪声注入、饱和函数等。 高阶滑模控制（HOSMC）： 重点介绍HOSMC，它通过提高滑模面的阶数来解决传统SMC的抖振问题，同时实现更高的跟踪精度和更好的鲁棒性。详细讲解了二阶、三阶以及更高阶滑模控制器的设计原理和实现方法。 自适应滑模变结构控制： 探讨如何设计能够在线调整控制参数以适应系统变化或未知扰动的自适应SMC。 模糊滑模变结构控制与神经网络滑模变结构控制： 结合模糊逻辑和神经网络的优势，设计混合型SMC控制器，以进一步提高系统的适应性和性能。 第二部分：MATLAB/Simulink仿真实现 本部分是本书的核心实践部分，将理论知识转化为实际可操作的仿真代码。 第四章：MATLAB/Simulink环境下的SMC仿真基础 Simulink基础与SMC建模： 介绍Simulink的基本操作和常用模块，以及如何在Simulink中搭建SMC控制系统的基本框架。 SMC控制器模块的设计： 演示如何使用MATLAB函数模块（S-function）或Simulink内置模块实现SMC的开关控制律和趋近律。 系统模型搭建与参数设置： 指导读者如何将实际系统模型导入Simulink，并进行必要的参数配置。 仿真环境设置与结果分析： 介绍Simulink仿真器的设置，包括步长、求解器选择等，以及如何有效地提取和分析仿真结果，如状态轨迹、控制输入、跟踪误差等。 第五章：典型SMC控制器在Simulink中的实现 基础SMC控制器的仿真实例： 以典型的二阶、三阶线性系统为例，详细演示基础SMC控制器的设计、编码和仿真过程。 高阶滑模控制器（HOSMC）的Simulink实现： 重点讲解如何将HOSMC的数学模型转化为Simulink模块，并展示其在提高跟踪精度和抑制抖振方面的优势。 自适应SMC的Simulink实现： 演示如何设计自适应SMC控制器，使其能够在线调整参数以应对模型变化。 模糊/神经网络SMC的Simulink实现： 结合模糊逻辑工具箱或神经网络工具箱，展示混合型SMC控制器的Simulink实现。 MATLAB脚本与Simulink的协同仿真： 介绍如何利用MATLAB脚本对SMC参数进行优化、生成仿真结果报告，并与Simulink进行高效协同工作。 第三部分：工程应用实例与进阶 本部分将SMC理论与MATLAB仿真应用于具体的工程领域，展示SMC的强大威力。 第六章：SMC在机器人控制中的应用 机器人轨迹跟踪控制： 以多自由度机械臂或移动机器人为例，设计SMC控制器实现期望轨迹的精确跟踪。 机器人动力学模型的不确定性处理： 演示SMC如何有效地应对机器人模型参数的未知性或变化性。 机器人状态估计与SMC的结合： 探讨如何利用观测器（如卡尔曼滤波、滑模观测器）与SMC相结合，实现对机器人状态的有效估计和控制。 第七章：SMC在电力电子系统中的应用 DC-DC变换器的SMC设计： 针对不同类型的DC-DC变换器（如Buck、Boost、Buck-Boost），设计SMC控制器实现电压的稳定输出，并分析其在负载扰动下的鲁棒性。 开关模式电源（SMPS）的SMC控制： 演示SMC在SMPS中的应用，实现优异的动态性能和抗干扰能力。 新能源并网系统的SMC控制： 探讨SMC在光伏发电、风力发电等新能源并网系统中的应用，实现功率的稳定控制和电网参数变化的适应性。 第八章：SMC在航空航天领域的应用 飞行器姿态控制： 以无人机或卫星为例，设计SMC控制器实现精确的姿态稳定和机动飞行。 飞行器导航与制导： 探讨SMC在飞行器导航、制导与控制（GNC）系统中的应用，提高系统的鲁棒性和精度。 第九章：SMC仿真中的工程实践与优化 模型简化与SMC设计： 探讨在实际工程中如何对复杂系统进行模型简化，并在此基础上设计SMC控制器。 参数整定与鲁棒性评估： 提供系统化的SMC参数整定方法，并介绍如何通过仿真评估SMC的鲁棒性能。 SMC与其他控制策略的混合： 探讨SMC与PID、模糊逻辑、模型预测控制（MPC）等其他控制策略的混合应用，以发挥各自优势，实现更优的控制效果。 代码生成与硬件实现： 简要介绍如何将Simulink模型通过代码生成工具（如MATLAB Coder, Simulink Coder）转化为C/C++代码，为SMC算法的硬件部署提供参考。 本书的读者对象 高等院校相关专业的研究生和高年级本科生： 学习和研究SMC理论，掌握SMC仿真技术的学生。 自动化、机器人、控制工程、电力电子、航空航天等领域的工程技术人员： 希望将SMC应用于实际工程问题，提升产品性能和控制鲁棒性的工程师。 科研人员： 深入研究SMC理论，开发新型SMC算法和应用的研究者。 本书的独特价值 理论与实践的高度统一： 理论讲解清晰透彻，仿真实现细致入微，使读者能够真正理解并掌握SMC的应用。 与时俱进的最新内容： 涵盖了近年来SMC领域的重要进展，如高阶滑模控制、自适应SMC、混合SMC等。 丰富的MATLAB/Simulink仿真示例： 提供大量经过验证的Simulink仿真模型和MATLAB代码，读者可直接运行、修改和学习。 关注工程实际问题： 结合多个典型工程应用场景，帮助读者将SMC理论应用于解决实际工程挑战。 详尽的抖振分析与抑制方法： 针对SMC的关键难题，提供了深入的理论分析和实用的抑制策略。 《滑模变结构控制MATLAB仿真（第三版）》不仅是一本教材，更是一本工具书和参考手册，它将帮助读者在智能控制的时代浪潮中，掌握这项强大而实用的控制技术，并将其成功应用于各种复杂和鲁棒性要求极高的工程领域。

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收到，我将以读者的口吻，为您的图书《滑模变结构控制MATLAB仿真(第3版)》撰写五段风格各异、内容丰富的图书评价，每段评价约300字，并用

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我是一名在工业自动化领域工作的工程师，日常工作常常需要面对各种复杂、不确定性强的系统。传统的PID控制虽然应用广泛，但在面对强耦合、时变参数的非线性系统时，性能往往会大打折扣。我在工作中遇到一个对扰动非常敏感的机器人臂控制项目，传统的控制器调参极其困难，性能始终达不到预期。偶然间，我得知了《滑模变结构控制MATLAB仿真(第3版)》这本书，抱着试试看的心态入手了。这本书的出色之处在于，它不仅仅停留在理论层面，而是将滑模控制的精髓——“滑模面”和“趋近律”——通过MATLAB的强大仿真能力，以最直观、最易于理解的方式展现出来。书中对不同应用场景下的滑模控制设计，如伺服电机位置控制、无人机姿态稳定控制等，都进行了详尽的案例分析。我特别受益于其中关于如何处理模型不确定性和外部扰动的方法。作者通过精心设计的仿真实验，清晰地展示了滑模控制是如何在这些不利条件下，依然能够保持系统轨迹紧密跟踪预定滑模面的，这种鲁棒性是我在其他控制理论书籍中很少见到的。书中关于如何将滑模控制算法集成到实际的PLC或嵌入式系统中，也提供了一些非常有价值的参考思路。这本书的仿真实例非常贴合实际工程问题，让我能够快速地将学到的理论知识转化为解决实际工程挑战的能力，这对于提升我的工作效率和项目成功率至关重要。

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坦白说，我一开始对于“滑模变结构控制”这个概念感到相当畏惧，总觉得它太过高深，是少数精英才能掌握的领域。市面上相关的理论书籍，往往充斥着晦涩的数学符号和抽象的概念，阅读起来就像在啃一本加密手册。然而，《滑模变结构控制MATLAB仿真(第3版)》这本书完全颠覆了我的这种认知。作者的叙述方式非常独特，他仿佛是一位经验丰富的导师，循序渐进地引导读者进入滑模控制的世界。全书最大的亮点在于其无处不在的MATLAB仿真。我发现，作者并没有简单地给出代码，而是将每一个仿真过程都拆解得异常清晰，从模型的建立、控制器的参数设计，到仿真结果的绘制与分析，每一个步骤都有详尽的解释。我最喜欢的部分是关于“滑模面设计”的章节，作者通过不同类型系统的实例，展示了如何根据系统的动态特性和控制目标，巧妙地设计出有效的滑模面，这一点是我在其他书中从未如此清晰地理解过的。书中还深入探讨了滑模控制的“抖振”问题，并提供了多种抑制抖振的方法，这在实际应用中是至关重要的一环。通过大量的仿真实验，我能够直观地感受到不同抖振抑制策略对系统性能的影响，这对于避免将理论知识“纸上谈兵”非常有帮助。这本书让我觉得，即使是没有深厚的数学背景，也能逐步掌握滑模控制的核心思想，并且能够利用MATLAB将其应用于实际问题的解决。

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进行分隔。 这本书的出现，简直是我攻克滑模控制难题的一道曙光！作为一个在控制理论领域摸索多年的学生，对滑模控制的概念一直“只闻其名，不见其形”，理论部分读起来如同天书，那些离散化的公式和稳定性证明，常常让我头晕目眩，感觉离实际应用遥遥无期。直到我翻开了这本书的第三版，情况才有了翻天覆地的变化。作者在理论讲解上，并没有照搬枯燥的数学推导，而是巧妙地将理论与MATLAB仿真紧密结合。书中大量的仿真实例，比如对各种经典滑模控制器（如二阶积分滑模、指数趋近律等）在不同典型模型（如二阶系统、模糊模型、不确定性系统）上的实现，都做得非常细致。我尤其喜欢书中对仿真参数选择、仿真结果分析的详细阐述，这让我能够直观地理解滑模控制的鲁棒性、快速性等特点，以及不同趋近律对系统动态响应的影响。更重要的是，书中不仅展示了如何搭建仿真平台，还深入探讨了如何根据实际工程需求，对控制器进行优化和改进。例如，在处理高阶非线性系统时，如何设计合适的滑模面来提高系统的稳定性和跟踪精度，以及如何利用MATLAB的Simulink模块化设计来简化复杂的控制系统搭建，这些内容对于我这样的初学者来说，简直是宝藏。这本书让我真正感受到了理论的实践魅力，也极大地提升了我独立解决复杂控制问题的信心。

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作为一名对先进控制理论充满好奇的在校研究生，我一直在寻找能够帮助我深入理解并实践滑模控制的优质资源。《滑模变结构控制MATLAB仿真(第3版)》这本书，无疑是我近期最满意的收获之一。这本书最让我赞赏的是其“仿真驱动”的学习模式。作者深谙理论与实践结合的重要性，他通过引入一系列具有代表性的控制问题，并辅以详尽的MATLAB仿真代码和结果分析，将抽象的滑模控制理论具象化。我特别欣赏书中对不同类型滑模控制器（如非线性滑模、自适应滑模、模糊滑模等）的仿真实现，这些内容极大地拓宽了我对滑模控制应用范围的认识。书中对每个仿真案例的参数选择和优化过程都进行了细致的阐述，让我能够理解“为什么”要选择这些参数，以及参数变化会如何影响系统的性能。另外，书中关于如何构建仿真环境、调试仿真模型以及解读仿真数据的方法，对于初学者来说非常实用。我曾尝试复现书中某个复杂系统的仿真，过程中遇到了不少问题，但通过对照书中详细的步骤和解释，最终得以顺利解决。这本书不仅教会了我“如何做”，更重要的是教会了我“为什么这样做”，这对于提升我的独立研究能力非常有益。总而言之，这本书为我提供了一个极佳的学习平台，让我在理论理解和实践操作之间找到了完美的平衡点。