作者：刘金琨 著
出版社：清华大学出版社
出版日期：2024
ISBN：9787302677826
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内容简介
“本书从MATLAB仿真角度,结合“电机-负载”这一典型运动控制的实例,系统地介绍了运动控制的基
本理论、基本方法和应用技术。全书共分17章。第1章为绪论,介绍了运动控制的几个关键技术以及在
理论和应用方面的发展状况; 第2章介绍了控制系统输入受限控制方法; 第3章介绍了控制系统输出受
限控制; 第4章介绍了基于量化的网络控制; 第5章介绍了传感器和执行器容错控制; 第6章介绍了控制
方向未知控制; 第7章介绍了事件驱动控制; 第8章介绍了控制系统输入延迟控制; 第9章介绍了基于
LMI的扰动观测器控制输入受限控制; 第10章介绍了基于干扰观测器的控制; 第11章介绍了控制系统
输出测量延迟控制; 第12章介绍了自抗扰控制; 第13章介绍了基于参数估计和在线辨识的自适应控制;
第14章介绍了欠驱动机械系统的控制; 第15章介绍了无向图下多智能体系统协调控制; 第16章介绍了
有向图及切换图下的多智能体系统协调控制; 第17章介绍了按指定时间或性能指标函数收敛的控制。每
种控制方法都通过MATLAB进行了仿真分析。
本书可作为高等学校工业自动化、自动控制、机械电子、自动化仪表、计算机应用等专业的研究生教学
用书,也可作为从事生产过程自动化、计算机应用、机械电子和电气自动化等领域工作的工程技术人员的
参考书。”
作者简介
刘金琨 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院教授，博士生导师，研究方向为控制理论与应用。曾于浙江大学工业控制技术研究所、香港科技大学从事研究工作；1999年11月至今在北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院从事教学与科研工作，主讲“智能控制”“先进控制系统设计”“系统辨识”等课程。先后主持国家自然科学基金等科研项目10余项，发表学术论文100余篇。曾出版《先进PID控制MATLAB仿真》《机器人控制系统的设计与MATLAB仿真》《滑模变结构控制MATLAB仿真》《RBF神经网络自适应控制MATLAB仿真》《系统辨识》《微分器设计与应用——信号滤波与求导》《智能控制——理论基础、算法设计与应用》等著作10余部。
本书特色
运动控制是自动控制领域的前沿技术，也是传统制造企业数字化升级的重要技术。本书系统论述了运动控制的理论及应用，展示了运动控制系统设计与应用中的前沿成果，可以帮助广大研究人员和工程技术人员掌握和应用该领域的新技术，并学会使用MATLAB语言进行各种运动控制算法的设计和分析。本书具有如下特色：
（1）重点介绍运动控制算法在学科交叉部分的前沿研究，并介绍运动控制算法中有潜力的新思想与新方法，同时兼顾基本概念、基本理论和基本方法的讲解。
（2）着重从工程应用角度出发，提炼运动控制的方法与实例，体现运动控制理论领域发展的新成果。
（3）提供大量应用实例及其结果分析，并在各章后面给出丰富的思考题，为读者提供有益的借鉴。
（4）运动控制仿真实例多以航空航天或机械臂为背景，具有很强的工程性和实用性。
（5）针对每种运动控制算法给出了完整的MATLAB仿真程序，并给出了程序的说明和仿真结果，具有很强的可读性。
（6）各种运动控制算法完整，程序设计结构简单明了，便于自学和进一步开发。
学习资源
? 仿真程序
? 插图素材
注：提供全书插图素材，便于广大教师制作教学课件使用。上述文件可到清华大学出版社网站本书页面（或“人工智能科学与技术”微信公众号）下载。
目录
1．1引言
1．2运动控制的几个关键技术
1．2．1输入受限
1．2．2输出受限
1．2．3量化控制
1．2．4执行器的容错控制
1．2．5控制方向未知的控制
1．2．6事件驱动控制
1．2．7输入延迟控制
1．2．8基于干扰观测器的控制
1．2．9输出测量延迟控制
1．2．10欠驱动系统的控制
1．2．11多智能体系统协调控制
1.2.12按指定时间或性能指标函数收敛的控制
1．3国内外相关教材分析
1．4运动控制系统的MATLAB仿真方法
1．4．1S函数简介
1．4．2S函数使用步骤
1．4．3S函数的基本功能及重要参数设定
1．4．4基于S函数的仿真描述实例
思考题
参考文献
第2章控制系统输入受限控制
2．1双曲正切光滑函数特点
2．2基于双曲正切的控制输入受限控制
2．2．1定理及分析
2．2．2基于双曲正切的控制输入受限控制
2．2．3仿真实例
2．3基于反演的非线性系统控制输入受限控制
2．3．1系统描述
2．3．2控制输入受限方法
2．3．3基于反演的控制算法设计
2．3．4仿真实例
2．4基于反演的控制输入及变化率受限轨迹跟踪控制
2．4．1系统描述
2．4．2控制输入受限方法
2．4．3基于反演的控制算法设计
2．4．4仿真实例
思考题
参考文献
第3章控制系统输出受限控制
3．1输出受限引理
3．2位置输出受限控制
3．2．1系统描述
3．2．2控制器的设计
3．2．3仿真实例
3．3位置及速度输出受限的控制
3．3．1多状态输出受限引理
3．3．2系统描述
3．3．3控制器设计与分析
3．3．4仿真实例
3．4输出和输入同时受限下的控制
3．4．1系统描述
3．4．2控制器设计
3．4．3基于反演的控制算法设计
3．4．4仿真实例
思考题
参考文献
第4章基于量化的网络控制
4．1基于控制输入随机量化的控制
4．1．1系统描述
4．1．2量化控制器设计与分析
4．1．3仿真实例
4．2基于控制输入对数量化的控制
4．2．1系统描述
4．2．2量化控制器设计与分析
4．2．3对数量化器的仿真实现
4．2．4仿真实例
思考题
参考文献
第5章传感器和执行器容错控制
5．1执行器自适应容错滑模控制
5．1．1控制问题描述
5．1．2控制律的设计与分析
5．1．3仿真实例
5．2基于传感器和执行器容错的滑模控制
5．2．1系统描述
5．2．2控制器设计与分析
5．2．3仿真实例
5．3执行器时变容错下的跟踪控制——下界方法
5．3．1问题描述
5．3．2控制算法设计与分析
5．3．3仿真实例
5．4执行器时变故障下轨迹跟踪控制——N函数方法
5．4．1问题描述
5．4．2控制算法设计与分析
5．4．3仿真实例
附录
思考题
参考文献
第6章控制方向未知控制
6．1控制方向未知的状态跟踪
6．1．1系统描述
6．1．2控制律的设计
6．1．3仿真实例
6．2基于RBF神经网络的控制方向未知的状态跟踪
6．2．1系统描述
6．2．2RBF神经网络设计
6．2．3控制律的设计
6．2．4仿真实例
思考题
参考文献
第7章事件驱动控制
7.1基于事件驱动的滑模控制
7.1.1系统描述
7.1.2控制器设计
7.1.3芝诺分析
7.1.4仿真实例
7.2基于反演设计的事件驱动控制
7.2.1系统描述
7.2.2反演控制器设计
7.2.3芝诺分析
7.2.4仿真实例
思考题
参考文献
第8章控制系统输入延迟控制
8．1基于非线性多约束优化的输入延迟控制
8．1．1系统描述
8．1．2控制器设计与分析
8．1．3仿真实例
8．2基于LMI的输入延迟控制
8．2．1系统描述
8．2．2控制器的设计
8.3闭环系统稳定性分析
8.4仿真实例
思考题
参考文献
第9章基于LMI的扰动观测器控制输入受限控制
9．1基于扰动观测器的控制算法LMI设计
9．1．1系统描述
9．1．2控制器的设计与分析
9．1．3仿真实例
9．2基于扰动观测器的输入受限控制算法LMI设计
9．2．1系统描述
9．2．2控制器的设计与分析
9．2．3仿真实例
9．3基于扰动观测器的输入及其变化率受限的控制算法LMI设计
9．3．1系统描述
9．3．2控制器的设计与分析
9．3．3仿真实例
附录
思考题
参考文献
第10章基于干扰观测器的控制
10．1基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制
10．1．1系统描述
10．1．2观测器设计
10．1．3仿真实例
10．1．4基于慢时变干扰观测器的连续滑模控制
10．1．5仿真实例
10．2基于指数收敛干扰观测器的滑模控制
10．2．1系统描述
10．2．2指数收敛干扰观测器的设计
10．2．3仿真实例: 干扰观测器的测试
10．2．4滑模控制器的设计与分析
10．2．5仿真实例: 滑模控制的测试
思考题
参考文献
第11章控制系统输出测量延迟控制
11．1基于输出延迟观测器的滑模控制
11．1．1系统描述
11．1．2输出延迟观测器的设计
11．1．3滑模控制器的设计与分析
11．1．4仿真实例
11．2一种时变测量延迟观测器的设计
11．2．1系统描述
11．2．2输出延迟观测器的设计
11．2．3按A-KC为Hurwitz矩阵进行K的设计
11．2．4观测器仿真实例
11．3基于时变测量输出延迟观测器的滑模控制
11．3．1系统描述
11．3．2控制律设计与分析
11．3．3仿真实例
思考题
参考文献
第12章自抗扰控制
12．1非线性跟踪微分器
12.1.1Levant微分器
12.1.2离散非线性跟踪微分器
12．2安排过渡过程
12．2．1实现方法
12．2．2仿真实例
12．3非线性扩张观测器
12．3．1系统描述
12．3．2非线性扩张观测器
12．3．3仿真实例
12．4非线性PID控制
12．4．1非线性PID控制算法
12．4．2仿真实例
12．5自抗扰控制
12．5．1自抗扰控制结构
12．5．2仿真实例
思考题
参考文献
第13章基于参数估计及在线辨识的自适应控制
13．1基于未知物理常数的参数自适应滑模控制
13．1．1问题的提出
13．1．2自适应控制律的设计
13．1．3仿真实例
13．2二阶系统的参数在线辨识
13．2．1辨识算法设计与分析
13．2．2仿真实例
13．3VTOL飞行器参数在线辨识
13．3．1问题的提出
13．3．2辨识算法设计与分析
13．3．3仿真实例
附录
思考题
参考文献
第14章欠驱动机械系统的控制
14．1基于Hurwitz稳定的小车倒立摆系统滑模控制
14．1．1系统描述
14．1．2滑模控制律设计
14．1．3Hurwitz稳定性分析
14．1．4仿真实例
14．2TORA欠驱动机械系统的滑模控制
14．2．1系统描述
14．2．2滑模控制算法设计
14．2．3收敛性分析
14．2．4仿真实例
14．3基于双环设计的VTOL飞行器轨迹跟踪控制
14．3．1VTOL模型描述
14．3．2针对航迹跟踪子系统的控制
14．3．3针对滚转跟踪子系统的控制
14．3．4仿真实例
思考题
参考文献
第15章无向图下多智能体系统协调控制
15．1无向图下线性多智能体系统一致性控制
15．1．1系统描述
15．1．2控制律设计
15．1．3仿真实例
附录
15．2无向图多智能体一致性容错控制
15．2．1系统描述
15．2．2控制律设计
15．2．3仿真实例
15．3无向图下线性多智能体系统编队控制
15．3．1系统描述
15．3．2控制律设计
15．3．3仿真实例
15．4基于输出延迟的无向图多智能一致性控制
15．4．1系统描述
15．4．2延迟观测器的设计
15．4．3控制律的设计与分析
15．4．4仿真实例
思考题
参考文献
第16章有向图及切换图下的多智能体系统协调控制
16．1有向图多智能体系统协调控制
16．1．1系统描述
16．1．2观测器设计及收敛性分析
16．1．3针对观测器输出的滑模控制
16．1．4仿真实例
16．2切换网络下多智能体系统分布式观测器
16．2．1系统描述
16．2．2观测器设计及收敛性分析
16．2．3仿真实例
16．3切换网络下多智能体系统协调滑模控制
16．3．1系统描述
16．3．2针对观测器输出的跟踪控制
16．3．3仿真实例
思考题
参考文献
第17章按指定时间或性能指标函数收敛的控制
17．1按指定时间收敛的控制
17．1．1系统描述
17．1．2Terminal滑模函数的设计
17．1．3Terminal滑模控制器的设计
17．1．4函数p(t)参数的求解
17．1．5仿真实例
17．2按设定性能指标函数收敛的控制
17．2．1问题描述
17．2．2跟踪误差性能函数设计
17．2．3稳定性和收敛性分析
17．2．4仿真实例
思考题
参考文献
