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第1章 Lyapunov稳定性理论 1

1.1 Lyapunov稳定性定义 1

1.1.1 自治系统 4

1.1.2 非自治系统 4

1.2 Lyapunov稳定性定理 5

1.3 实际动态系统的稳定性与性能 7

参考文献 10

第2章 匹配不确定线性系统的鲁棒控制 11

2.1 概述 11

2.1.1 不确定线性系统的描述 11

2.1.2 鲁棒控制的定义 13

2.2 对不确定项进行补偿的鲁棒控制 15

2.2.1 最小最大鲁棒控制 16

2.2.2 单位向量连续化鲁棒控制 18

2.2.3 饱和函数型鲁棒控制 19

2.3 变结构鲁棒控制 20

2.3.1 变结构控制的概述 20

2.3.2 以S＝BTPx为滑动模态超平面的变结构鲁棒控制设计 21

2.3.3 基于正交变换的滑动模态超平面的设计法 28

2.4 连续型鲁棒控制 32

2.4.1 连续型鲁棒控制（Ⅰ） 32

2.4.2 连续型鲁棒控制（Ⅱ） 33

2.5 匹配不确定线性系统的鲁棒自适应控制 35

2.5.1 补偿型鲁棒自适应控制 35

2.5.2 变结构鲁棒自适应控制 38

参考文献 40

第3章 不匹配不确定线性系统的鲁棒控制 41

3.1 概述 41

3.1.1 不匹配不确定线性系统的描述 41

3.1.2 几个常用的引理 44

3.2 基于Riccati型方程的鲁棒控制设计 46

3.2.1 几个引理 46

3.2.2 基于Riccati型方程的鲁棒控制设计（Ⅰ） 46

3.2.3 基于Riccati型方程的鲁棒控制设计（Ⅱ） 48

3.2.4 基于Riccati型方程的鲁棒控制设计（Ⅲ） 50

3.2.5 基于Riccati型方程的鲁棒控制设计（Ⅳ） 53

3.3 不确定线性系统的H∞鲁棒控制 55

3.3.1 H∞优化的定义及几个常用的引理 55

3.3.2 匹配不确定线性系统的干扰衰减度变结构鲁棒控制 57

3.3.3 不匹配不确定线性系统的H∞鲁棒控制（Ⅰ） 61

3.3.4 不匹配不确定线性系统的H∞鲁棒控制（Ⅱ） 63

3.3.5 不匹配不确定线性系统的H∞鲁棒控制（Ⅲ） 65

3.3.6 不匹配不确定线性系统的H∞鲁棒控制（Ⅳ） 65

3.4 不匹配不确定线性系统的变结构鲁棒控制 67

3.4.1 以S＝BTPx为滑动模态超平面的设计法 68

3.4.2 基于正交变换的鲁棒滑动模态超平面设计法（Ⅰ） 72

3.4.3 基于正交变换的鲁棒滑动模态超平面设计法（Ⅱ） 78

参考文献 83

第4章 不确定非线性系统的鲁棒控制 85

4.1 概述 85

4.1.1 不确定非线性系统的描述 85

4.1.2 不确定非线性系统鲁棒控制设计的基本问题 87

4.1.3 反馈线性化和微分同胚变换 88

4.2 相对阶为n的不确定非线性系统的鲁棒控制 94

4.2.1 不确定非线性系统的描述 94

4.2.2 极点配置鲁棒控制和自适应鲁棒控制—状态反馈情况 96

4.2.3 极点配置鲁棒自适应控制 104

4.2.4 自适应鲁棒模糊控制 107

4.2.5 变结构鲁棒控制和变结构自适应鲁棒控制 110

4.2.6 变结构鲁棒自适应控制 116

4.2.7 高增益输出反馈鲁棒控制 119

4.3 推广匹配不确定非线性系统的鲁棒控制 123

4.3.1 推广匹配不确定非线性系统的描述 123

4.3.2 变结构鲁棒自适应控制 126

4.4 不确定非线性系统模糊自适应鲁棒控制耗散方法设计 133

4.4.1 控制问题与耗散系统理论 134

4.4.2 模糊自适应鲁棒控制器设计 135

4.5 一类不确定非线性系统自适应模糊跟踪控制 139

4.5.1 系统的描述与跟踪问题 139

4.5.2 自适应模糊跟踪控制器设计 141

4.5.3 仿真实例 144

参考文献 146

第5章 船舶航向自动舵的鲁棒控制器设计 149

5.1 船舶航向控制系统的数学模型 149

5.1.1 航向控制系统数学模型的建立 149

5.1.2 外界干扰下的船舶航向控制系统数学模型 151

5.1.3 舵机特性计算模型 152

5.1.4 具有不确定性的船舶航向控制系统数学模型 152

5.2 船舶航向自动舵的传统设计 154

5.2.1 PID型自动舵的设计 154

5.2.2 基于线性二次型性能指标的最优控制自动舵设计 155

5.3 船舶航向的变结构控制自动舵设计 156

5.3.1 变结构控制设计基础 156

5.3.2 船舶航向的变结构控制自动舵设计 158

5.3.3 设计实例 159

5.4 船舶航向鲁棒和鲁棒自适应PID型自动舵的设计 161

5.4.1 船舶航向不确定系统的描述 161

5.4.2 船舶航向鲁棒PID型自动舵的设计 162

5.4.3 船舶航向自适应鲁棒PID型自动舵的设计 163

5.4.4 仿真实例 163

5.5 船舶航向非线性系统的鲁棒控制 166

5.5.1 船舶航向非线性系统模型 166

5.5.2 船舶航向鲁棒控制自动舵设计 167

5.5.3 仿真实例 167

5.6 船舶航向的非线性鲁棒自适应控制 169

5.6.1 船舶航向非线性系统模型 169

5.6.2 鲁棒自适应控制器的设计 170

5.6.3 仿真实例 171

5.7 船舶航向非线性系统的输出反馈自适应鲁棒控制 173

5.7.1 船舶航向非线性系统模型 173

5.7.2 船舶航向状态反馈自适应鲁棒控制自动舵设计 174

5.7.3 船舶航向高增益输出反馈自适应鲁棒控制自动舵设计 175

5.7.4 仿真实例 176

参考文献 178

第6章 船舶减摇鳍系统的鲁棒控制设计 179

6.1 船舶减摇鳍系统的数学模型 179

6.1.1 船舶减摇鳍系统数学模型的构成 179

6.1.2 船舶横摇惯性力矩的计算 179

6.1.3 船舶横摇阻尼力矩的计算 180

6.1.4 船舶横摇恢复力矩的计算 181

6.1.5 船舶减摇鳍的控制力矩 181

6.1.6 外力引起的横摇力矩 181

6.1.7 船舶减摇鳍非线性系统数学模型 183

6.2 船舶减摇鳍系统的变结构鲁棒控制 184

6.2.1 不确定非线性系统的变结构鲁棒控制 184

6.2.2 船舶减摇鳍变结构鲁棒控制设计 186

6.2.3 仿真实例 187

6.3 船舶减摇鳍系统的变结构自适应鲁棒控制 189

6.3.1 变结构自适应鲁棒控制理论的一般描述 189

6.3.2 船舶减摇鳍变结构自适应鲁棒控制设计与仿真 191

6.4 船舶减摇鳍不确定非线性系统的自适应鲁棒模糊控制 193

6.4.1 船舶减摇鳍系统自适应鲁棒模糊控制器设计 193

6.4.2 仿真实例 195

6.5 船舶减摇鳍不匹配不确定系统的变结构鲁棒控制 197

6.5.1 概述 197

6.5.2 船舶减摇鳍不匹配不确定系统模型的描述 198

6.5.3 船舶减摇鳍系统的变结构鲁棒控制器的设计 199

6.5.4 仿真实例 200

6.6 船舶减摇鳍非线性系统模糊自适应鲁棒控制耗散设计 203

6.6.1 船舶减摇鳍非线性系统 203

6.6.2 模糊自适应鲁棒控制的耗散设计 203

6.6.3 仿真实例 204

参考文献 205