基本信息
书名：复杂系统的模糊变结构控制及其应用米阳
定价：20.00元
作者：米阳,韩云昊
出版社：冶金工业出版社
出版日期：2008-11-01
ISBN：9787502447625
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：大32开
商品重量：0.182kg
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内容提要
本书从基本原理与方法、多种控制算法和实际应用等多个方面，阿述了近年来复杂系统模糊变结构控制方面的研究成果。内容包括：不确定离散系统的滑模控制；状态不完全可测时滞系统的研究；非线性离散系统的模糊鲁棒镇定；时滞不确定离散系统的鲁棒镇定；不确定系统的模糊滑模控制；不确定时滞系统的模糊滑模控制；基于分区切换方法设计倒立摆系统的控制器；基于变结构控制的时滞复杂动态网络的鲁棒自适应同步。本书是模糊变结构控制领域方面的专著，取材新颖、广泛，结合实际，反映了这一领域近年来所取得的进展。
本书适宜信息、自动化及计算机应用等专业科技人员阅读，也可供高等院校相关专业的师生参考。
目录
作者介绍
文摘
序言
《模糊变结构控制及其理论与应用》 内容概要 本书深入探讨了模糊变结构控制（Fuzzy Sliding Mode Control, FSMC）这一先进的控制理论，旨在为读者提供一个全面而深刻的理解框架。FSMC融合了模糊逻辑推理的灵活性与变结构控制的鲁棒性，能够有效处理非线性、不确定性以及参数变化的复杂动态系统。本书不仅详细阐述了FSMC的基本原理、核心算法和理论基础，还着重于其在各类工程实际问题中的具体应用，力求做到理论与实践的有机结合。 第一部分：理论基础与核心概念 本部分将系统地梳理FSMC得以建立的理论基石，并对其核心组成部分进行逐一剖析。 引言：复杂系统的挑战与控制需求 详细阐述当今工程领域所面临的复杂系统的普遍特征，如高维度、强耦合、非线性、时变参数、外部干扰以及模型不确定性等。 分析传统控制方法（如PID控制、线性反馈控制）在应对这些复杂系统时的局限性，突出其在处理非线性、不确定性和鲁棒性要求方面的不足。 引出对新型、更强大的控制策略的需求，为FSMC的引入奠定理论基础和实践动机。 模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control, FLC） 模糊集合与模糊逻辑：详细介绍模糊集合的概念、隶属函数的设计原则（如三角隶属函数、梯形隶属函数、高斯隶属函数等）及其选择依据。深入讲解模糊逻辑的推理机制，包括模糊化（Fuzzification）、模糊推理（Fuzzy Inference）以及解模糊（Defuzzification）等关键步骤。 模糊规则库的构建：阐述如何根据系统特性和专家经验构建有效的模糊规则。探讨不同的模糊推理方法，如Mamdani型和Takagi-Sugeno（T-S）型模糊推理，并分析它们的优缺点。 FLC的优势与局限：分析FLC在处理非线性系统、无需精确模型以及易于理解和实现方面的优势。同时，也指出其在系统稳定性分析、性能优化以及鲁棒性方面的潜在不足。 变结构控制（Sliding Mode Control, SMC） 基本思想与滑模面设计：深入阐述SMC的核心思想——将系统轨迹强制吸引到一个预先设定的滑模面上，并在该滑模面上维持运动。详细介绍滑模面的设计方法，包括线性滑模面、非线性滑模面以及超扭曲滑模面的构造。 切换函数与趋近律：详细讲解用于实现滑模运动的切换函数（控制律）的设计，如最速下降法、指数趋近律等。分析这些趋近律的收敛特性和速度。 SMC的鲁棒性：深入分析SMC在应对参数变化和外部扰动方面的强大鲁棒性，并解释其背后的数学原理。 抖振现象（Chattering）：详细阐述SMC固有的抖振问题，分析其产生原因（如高频切换、测量噪声放大等）以及对系统性能和执行器寿命的负面影响。介绍抑制抖振的常用方法，如边界层法、高阶滑模等。 模糊变结构控制（FSMC）的融合 FSMC的必要性与优势：阐述将模糊逻辑和变结构控制相结合的理论和实践意义。说明FSMC如何克服单一控制方法的不足，例如，利用模糊逻辑来设计更智能、更自适应的滑模面和切换函数，从而在保证鲁棒性的同时，提高控制精度和性能，并有效抑制抖振。 FSMC的架构：详细介绍FSMC的基本框架，通常包括一个模糊控制器和一个变结构控制器。分析模糊控制器在其中扮演的角色，如生成滑模面的参数、调整切换函数的增益、或者直接作为控制器的输出。 FSMC的设计方法：探讨设计FSMC系统的通用步骤，包括滑模面的选择、模糊规则的设计、模糊推理的实现以及控制律的生成。 第二部分：FSMC的核心算法与模型 本部分将深入探讨FSMC的不同实现方式及其数学建模。 基于模糊逻辑的滑模面设计 自适应滑模面：介绍如何利用模糊逻辑根据系统当前状态（如误差、误差变化率）动态调整滑模面的参数，以达到更好的跟踪性能和更快的收敛速度。 模糊可调滑模面：深入分析如何设计模糊规则来在线调整滑模面的增益或形状，以适应系统参数的变化。 基于模糊逻辑的切换函数（控制律）设计 模糊增益调节：阐述如何利用模糊逻辑根据系统状态来动态调整SMC的增益（如增益矩阵或比例系数），以在保证鲁棒性的前提下，优化控制性能，减少抖振。 模糊决策控制器：探讨如何设计模糊规则来决定在不同系统状态下采用何种控制策略，例如，在远离滑模面时采用强激励，在接近滑模面时采用平滑控制。 Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型与FSMC T-S模糊模型的表示：详细讲解T-S模糊模型的数学形式，即用一系列的模糊“IF-THEN”规则来表示复杂的非线性系统。 T-S模糊系统与FSMC的结合：深入分析如何利用T-S模糊模型来描述待控系统，并基于此模型设计FSMC。探讨如何将模糊规则与SMC的控制律相结合，实现精确且鲁棒的控制。 LMI（线性矩阵不等式）方法在T-S FSMC中的应用：介绍利用LMI方法来设计FSMC控制器，以保证系统的全局稳定性，并处理T-S模糊模型中的参数不确定性。 基于神经网络的FSMC（可选，或作为高级话题） 神经模糊系统：简要介绍神经模糊系统（如ANFIS）的概念，以及它们如何与FSMC相结合，以实现更强的自学习和自适应能力。 离线与在线学习：探讨利用神经网络进行FSMC参数的离线优化和在线自适应调整。 第三部分：FSMC的稳定性分析与性能评估 本部分将聚焦于FSMC控制系统的理论分析，确保其在各种工况下的稳定性和优越性能。 Lyapunov稳定性理论在FSMC中的应用 Lyapunov函数的设计：讲解如何选择合适的Lyapunov函数来证明FSMC系统的稳定性，包括在滑模面上的稳定性和吸引域的确定。 全局稳定性的证明：详细阐述如何利用Lyapunov理论证明FSMC系统在一定条件下能够实现全局渐近稳定，即无论初始状态如何，系统最终都能收敛到期望状态。 鲁棒性分析 参数不确定性下的鲁棒性：分析FSMC在面对系统参数大幅度变化时，控制性能如何保持稳定。 外部扰动下的鲁棒性：深入研究FSMC如何有效抵御各种外部噪声和干扰，确保系统输出的平稳性。 抖振抑制效果评估 量化抖振：介绍评价抖振程度的指标，如控制信号的能量、高频分量的比例等。 FSMC与传统SMC的抖振对比：通过理论推导和仿真实验，对比FSMC在抑制抖振方面的优势。 性能指标与评估方法 控制精度：如稳态误差、峰值超调等。 响应速度：如上升时间、调节时间等。 鲁棒性指标：如抗干扰能力、参数变化容忍度等。 计算复杂度：对比不同FSMC算法的计算量。 第四部分：FSMC在典型工程领域的应用 本部分将通过大量实例，展示FSMC在解决实际工程问题中的强大能力。 机器人控制 机械臂动力学控制：应用于高精度、高速度的工业机器人机械臂，处理其非线性动力学和外部负载变化。 移动机器人导航与避障：设计FSMC控制器，实现移动机器人在复杂未知环境下的自主导航和实时避障。 航空航天控制 飞行器姿态控制：应用于飞机、无人机、卫星等飞行器的姿态稳定和轨迹跟踪，特别是在大气模型不确定或模型变化的情况下。 航天器轨道控制：设计FSMC来精确控制航天器的轨道，应对微小推力器工作的不确定性以及空间环境的扰动。 电力系统与新能源 并网逆变器控制：应用于风力发电、太阳能发电等新能源并网逆变器，实现电网频率和电压的稳定，保证电能质量。 电力系统稳定性控制：在大型电力系统中，用于抑制暂态振荡，提高系统的鲁棒性。 伺服系统与精密制造 高性能伺服电机控制：用于数控机床、印刷设备等，实现电机的高速、高精度运动控制，满足精密加工要求。 微纳定位系统：处理微纳尺度下执行器的小间隙、非线性特性，实现超高精度的定位。 其他应用领域（根据具体情况可增减） 汽车电子控制：如主动悬挂、电子稳定程序（ESP）等。 生物医学工程：如人工器官控制、药物输送系统等。 过程控制：如化工反应器、温度控制系统等。 第五部分：FSMC的先进研究方向与未来展望 本部分将对FSMC领域的最新研究成果进行梳理，并展望未来的发展趋势。 分布式FSMC 多智能体系统中的FSMC：探讨如何在分布式控制系统中设计FSMC，实现多个子系统之间的协调与合作。 自适应与自组织FSMC 在线学习与模型更新：研究如何使FSMC控制器能够实时学习和适应环境变化，无需人工干预。 智能FSMC（AI与FSMC的深度融合） 强化学习在FSMC中的应用：利用强化学习技术来优化FSMC的参数和策略，使其具备更强的决策能力。 深度学习与FSMC：探索深度神经网络在FSMC中的作用，例如用于状态估计、模糊规则生成等。 FSMC的工程实现挑战与优化 硬件实现：讨论FSMC在嵌入式系统中的实现，考虑计算资源、实时性等因素。 参数整定与优化算法：研究更高效、更自动化的FSMC参数整定方法。 总结与展望 总结FSMC在理论与实践上的重要性。 对FSMC未来的研究方向和潜在突破进行展望，例如在更复杂、更动态的系统中的应用，以及与其他前沿控制理论的交叉融合。 本书的编写力求严谨，理论推导清晰，数学公式准确，并配以丰富的仿真实例和实际应用案例，旨在为从事控制理论研究的学者、高校师生以及工程技术人员提供一本不可或缺的参考书籍。通过学习本书，读者将能够深入掌握模糊变结构控制的设计思想、实现方法和应用技巧，从而更好地应对和解决复杂的工程控制问题。
哎呀，这本书的封面设计真是让人眼前一亮！那深沉的蓝色调搭配着复杂的几何图形，总让人觉得里面藏着宇宙的奥秘。我拿起它，首先是被那种厚重的质感所吸引，感觉这不是一本随便翻阅的读物，而是一部需要沉下心来钻研的“大部头”。装帧的工艺也看得出很讲究，书脊结实，油墨的色泽饱满，一看就知道是用心制作的精品。光是捧在手里，就能感受到作者对于这份事业的热忱。我尤其欣赏封面上那些抽象的符号和线条，它们仿佛在无声地诉说着关于秩序与混沌的永恒辩证法，让人在尚未翻开扉页时，就已经被邀请进入一个充满智力挑战的思维迷宫。这种视觉上的冲击力，对于那些渴望探索深层理论的读者来说，无疑是一种强烈的信号——这是一本值得收藏和反复摩挲的专业书籍。光是看着这封面，我就已经在脑海中勾勒出无数关于精密算法和动态平衡的画面，光是这份期待感就值了。