本书主要内容包括有限/固定时间控制的基本概念、理论和方法，滑模控制理论发展至今的五代体系，临近空间高速飞行器外部扰动上界未知、执行器饱和抑制、弹性频率辨识与自适应抑制、跟踪性能与进气约束等控制问题的解决方案。本书内容系统、严谨，注重控制理论基础与工程应用结合，具有鲜明的航天应用特色。
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国家自然科学基金青年项目考虑进气约束的高超声速飞行器建模与类管路智能抗饱和控制，编号12102343，负责人
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景、目的和意义 1
1.2 临近空间高速飞行器研究现状 3
1.2.1 美国临近空间高速飞行器研究现状 3
1.2.2 俄罗斯临近空间高速飞行器研究现状 6
1.2.3 其他国家临近空间高速飞行器研究现状 6
1.3 临近空间高速飞行器控制方法研究现状 8
1.3.1 考虑外部扰动影响的控制方法研究现状 9
1.3.2 考虑输入受限影响的抗饱和控制方法研究现状 10
1.3.3 考虑弹性振动问题的控制方法研究现状 11
1.3.4 考虑进气约束问题的控制方法研究现状 12
1.4 本书主要研究内容及组织结构 13
第2章 吸气式临近空间高速飞行器数学模型 16
2.1 引言 16
2.2 吸气式临近空间高速飞行器几何构型 16
2.3 吸气式临近空间高速飞行器动力学建模 18
2.3.1 坐标系定义与坐标转换关系 18
2.3.2 刚体动力学方程 19
2.3.3 气动与推进系统模型 23
2.3.4 吸气式临近空间高速飞行器曲线拟合模型 27
2.4 本章小结 31
第3章 有限/固定时间控制基础理论与稳定性定理 32
3.1 引言 32
3.2 有限/固定时间稳定的定义 32
3.3 有限/固定时间稳定性判定方法 33
3.3.1 有限时间齐次性方法 33
3.3.2 有限时间Lyapunov 稳定性定理 33
3.3.3 固定时间Lyapunov 稳定性定理 34
3.4 本章小结 35
第4章 滑模控制基础理论及扩展应用 36
4.1 引言 36
4.2 经典滑模控制 36
4.2.1 滑模控制理论概述 36
4.2.2 滑动模态的不变性 37
4.2.3 线性滑模控制 39
4.3 二阶滑模控制 41
4.3.1 螺旋算法 41
4.3.2 次优算法 42
4.3.3 预定收敛律算法 43
4.3.4 准连续算法 43
4.3.5 漂移算法 44
4.4 超螺旋滑模控制 45
4.5 任意阶滑模控制 45
4.5.1 嵌套式高阶滑模算法 46
4.5.2 准连续高阶滑模算法 46
4.5.3 改进的嵌套式高阶滑模算法 47
4.6 连续任意阶滑模控制 48
4.6.1 高阶超螺旋算法 49
4.6.2 连续螺旋算法 52
4.6.3 连续终端滑模算法 53
4.7 终端滑模控制 54
4.7.1 终端滑模面 54
4.7.2 快速终端滑模面 55
4.7.3 非奇异终端滑模面 56
4.7.4 非奇异快速终端滑模面 58
4.8 固定时间滑模面与典型控制器设计 59
4.8.1 固定时间滑模面典型形式 59
4.8.2 二阶系统固定时间典型控制器设计 62
4.9 滑模控制理论扩展应用 62
4.9.1 精确鲁棒微分器 62
4.9.2 迭代固定时间观测器 65
4.9.3 鲁棒一致收敛观测器 66
4.9.4 广义超螺旋观测器 67
4.10 本章小结 69
第5章 基于自适应增益高阶超螺旋算法的控制方法 70
5.1 引言 70
5.2 问题描述 70
5.3 自适应增益高阶超螺旋控制器设计 74
5.4 仿真与分析 77
5.4.1 仿真参数设定 77
5.4.2 临近空间高速飞行器仿真结果与分析 78
5.4.3 扰动影响下的临近空间高速飞行器仿真结果与分析 83
5.5 本章小结 88
第6章 基于自适应固定时间补偿器的抗饱和有限时间控制方法 89
6.1 引言 89
6.2 问题描述 89
6.3 自适应抗饱和有限时间控制器设计 91
6.3.1 速度子系统抗饱和动态逆控制器 91
6.3.2 高度子系统基于微分器的抗饱和反步控制器 96
6.4 仿真与分析 103
6.4.1 自适应固定时间抗饱和补偿器仿真结果与分析 103
6.4.2 自适应抗饱和有限时间控制器仿真结果与分析 106
6.5 本章小结 112
第7章 考虑弹性频率辨识与自适应抑制的反步控制方法 113
7.1 引言 113
7.2 问题描述 113
7.3 串行陷波器 116
7.4 基于神经网络在线监督的弹性频率智能快速辨识器 118
7.4.1 基于Hilbert-Huang 变换的串行自适应陷波器设计 118
7.4.2 基于RBF 神经网络的弹性频率辨识在线监督 121
7.5 考虑弹性频率辨识与自适应抑制的反步控制器设计 124
7.5.1 速度子系统设计 124
7.5.2 高度子系统设计 125
7.6 仿真与分析 130
7.6.1 串行自适应陷波器仿真结果与分析 130
7.6.2 弹性临近空间高速飞行器仿真结果与分析 132
7.7 本章小结 145
第8章 考虑跟踪性能与进气约束的性能优化智能滑模控制方法 147
8.1 引言 147
8.2 问题描述 148
8.3 临近空间高速飞行器性能约束快速终端滑模控制器设计 149
8.3.1 速度子系统控制器设计 149
8.3.2 高度子系统控制器设计 150
8.4 基于深度森林算法的性能优化智能滑模控制器设计 158
8.4.1 考虑多目标性能优化的训练样本数据获取 158
8.4.2 基于深度森林算法的性能指标智能策略库设计 163
8.5 仿真与分析 165
8.5.1 临近空间高速飞行器性能约束快速终端滑模控制器仿真结果与分析 165
8.5.2 基于深度森林算法的性能优化智能滑模控制器仿真结果与分析 167
8.6 本章小结 177
参考文献 179
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