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《機械臂 系統的控制同步理論與應用》以典型串聯機械臂為對 象，介紹機械臂系統的控制同步的建模、幾 種不同形式的同步控制器設計、同步運動和同步軌跡 跟蹤實現以及相應的 復雜非線性動力學行為分析等方面的系列化最新理論 研究成果。
主要內容包括：機械系統控制同步的基本原理及 其同步穩定性分析； 兩自由度機械臂動力學建模與同步控制混合模型建立 方法；利用節律神經 元控制器、OPCL控制器、自適應控制器分別實現二自 由度機械臂的運動同 步；采用OPCL控制器的二自由度機械臂的復雜動力學 行為；三自由度機械 臂動力學建模與同步控制混合建模；采用自適應控制 器、魯棒同步軌跡跟蹤 控制器實現三自由度機械臂運動同步的方法；三自由 度機械臂末端軌跡跟 蹤的同步控制方法；兩自由度剛柔耦合機械臂同步控 制方法及其基于反饋 策略的同步運動。本書還附有必要的數值仿真流程和 程序。
《機械臂系統的控制同步理論與應用》對機械臂 系統的動力學與控制、同步理論與應用等方面的研究 具 有重要參考價值。本書專供從事動力系統控制同步研 究，特別是機械系統 控制同步方面研究的科技人員閱讀，也可為機械系統 非線性動力學與控制、 機器人動力學與控制等領域的科技人員提供參考。同 時，從事機械系統動 力學與控制、機器人學、非線性動力學等相關學科學 習和科研工作的教師和 研究生也可參考本書。
主要內容包括：機械系統控制同步的基本原理及 其同步穩定性分析； 兩自由度機械臂動力學建模與同步控制混合模型建立 方法；利用節律神經 元控制器、OPCL控制器、自適應控制器分別實現二自 由度機械臂的運動同 步；采用OPCL控制器的二自由度機械臂的復雜動力學 行為；三自由度機械 臂動力學建模與同步控制混合建模；采用自適應控制 器、魯棒同步軌跡跟蹤 控制器實現三自由度機械臂運動同步的方法；三自由 度機械臂末端軌跡跟 蹤的同步控制方法；兩自由度剛柔耦合機械臂同步控 制方法及其基于反饋 策略的同步運動。本書還附有必要的數值仿真流程和 程序。
《機械臂系統的控制同步理論與應用》對機械臂 系統的動力學與控制、同步理論與應用等方面的研究 具 有重要參考價值。本書專供從事動力系統控制同步研 究，特別是機械系統 控制同步方面研究的科技人員閱讀，也可為機械系統 非線性動力學與控制、 機器人動力學與控制等領域的科技人員提供參考。同 時，從事機械系統動 力學與控制、機器人學、非線性動力學等相關學科學 習和科研工作的教師和 研究生也可參考本書。
名人/編輯推薦
韓清凱、張昊、任云鵬、劉金國所著的《機械臂系統的控制同步理論與應用》在對機械臂系統控制同步研究的目的和意義、國內外研究現狀進行綜合評述后，重點介紹了如下幾個方面的內容：①機械系統控制同步的基本原理，即針對機械系統提出合理的控制同步目標，并給出同步控制穩定性分析方法；②采用不同控制器(包括節律神經元控制器、OPCL控制器、改進的MRAC-PD控制器等)實現兩自由度機械臂的控制同步，并比較不同同步運動模式的特征以及參數影響規律；③對比分析關節摩擦等非線性環節對被控機械臂系統的周期運動以及包括混沌運動在內的復雜運動模式的影響；④將上述自適應控制器應用于三自由度機械臂系統，并對機械臂模型中含有未知結構參數和誤差干擾的情況進行了討論；⑤對三自由度機械臂系統的同步軌跡跟蹤控制方法進行研究，提出魯棒同步軌跡跟蹤策略和從機械臂參數不可知的情況下的同步控制方法；⑥針對剛柔耦合機械臂系統分析控制同步的實現及其運動特點。
目次
第1章 緒論
1.1 目的與意義
1.2 國內外研究現狀
1.2.1 機械系統的同步控制策略
1.2.2 主從式機械系統的控制同步
1.2.3 機械臂系統的控制同步
1.2.4 剛柔耦合機械臂系統的控制同步
1.3 本書主要內容
參考文獻
第2章 機械系統控制同步的基本原理
2.1 引言
2.2 同步控制的目標與穩定性判定
2.2.1 同步控制的目標及同步誤差定義
2.2.2 控制同步的李雅普諾夫穩定性
2.3 同步控制器的設計 第1章 緒論
1.1 目的與意義
1.2 國內外研究現狀
1.2.1 機械系統的同步控制策略
1.2.2 主從式機械系統的控制同步
1.2.3 機械臂系統的控制同步
1.2.4 剛柔耦合機械臂系統的控制同步
1.3 本書主要內容
參考文獻
第2章 機械系統控制同步的基本原理
2.1 引言
2.2 同步控制的目標與穩定性判定
2.2.1 同步控制的目標及同步誤差定義
2.2.2 控制同步的李雅普諾夫穩定性
2.3 同步控制器的設計
2.3.1 從系統參數已知情況下的同步控制方法
2.3.2 從系統參數未知情況下的同步控制方法
2.4 遲滯系統與Duffing系統的主從同步分析
2.4.1 從系統參數已知情況下的同步分析
2.4.2 從系統參數未知情況下的同步控制
2.4.3 非線性系統的控制同步的仿真分析
2.4.4 主從同步控制器各控制參數的影響
參考文獻
第3章 基于節律神經元控制器的兩自由度機械臂的控制同步
3.1 引言
3.2 兩自由度機械臂動力學建模
3.2.1 兩自由度機械臂的運動學分析
3.2.2 兩自由度機械臂的動力學分析
3.2.3 機械臂動力學模型的物理特征
3.2.4 面向機械臂系統同步控制的李雅普諾夫函數
3.3 神經元同步控制器的設計
3.3.1 神經元同步控制器的構成及特點
3.3.2 采用神經元同步控制器的兩自由度機械臂模型
3.4 兩自由度機械臂同步運動的實現
3.4.1 兩自由度機械臂的典型運動特征
3.4.2 神經元同步控制器時間常數對機械臂運動的影響
3.4.3 系統阻尼對機械臂運動的影響
3.5 小幅擺運動和大回環運動之間轉換過程
3.5.1 控制器增益變化的影響
3.5.2 角度和加速度沖擊的影響
參考文獻
第4章 基于OPCL控制器的兩自由度機械臂的控制同步
4.1 引言
4.2 通用OPCL控制器模型
4.3 改進的OPCL控制器設計
4.4 基于改進的OPCL控制器同步運動仿真
4.4.1 基于改進的OPCL控制器小幅擺運動
4.4.2 基于改進的OPCL控制器大回環運動
4.5 利用OPCL控制實現兩自由度機械臂從單周期運動到混沌運動
4.5.1 通向混沌的道路
4.5.2 兩自由度機械臂混沌運動的實現
4.5.3 非線性參數估計
參考文獻
第5章 摩擦力對OPCL控制系統的影響
5.1 引言
5.2 摩擦力模型
5.2.1 庫侖摩擦
5.2.2 庫侖摩擦+黏性摩擦模型
5.2.3 靜摩擦+庫侖摩擦+黏性摩擦模型
5.2.4 Stribeck摩擦模型
5.3 帶有摩擦項的OPCL控制系統
5.4 黏性摩擦力對OPCL控制系統的影響
5.4.1 分岔特征
5.4.2 單周期運動
5.4.3 多周期運動
5.4.4 擬周期運動
5.4.5 混沌運動
5.5 靜摩擦力項和庫侖摩擦力項對OPCL的影響
5.5.1 擬周期運動
5.5.2 混沌運動
參考文獻
第6章 基于自適應控制器的兩自由度機械臂控制同步
6.1 引言
6.2 改進的MRAC-PD控制器模型及設計
6.2.1 通用MRAC-PD控制器模型
6.2.2 改進的MRAC-PD控制器設計
6.3 基于改進的MRAC-PD控制器同步運動仿真
6.3.1 基于改進的MRAC-PD控制器小幅擺運動
6.3.2 基于改進的MRAC-PD控制器大回環運動
6.4 小幅擺運動和大回環運動之間轉換過程
6.4.1 不同控制器參數對同步運動形式的影響
6.4.2 不同的期望軌跡對同步運動形式的影響
6.5 兩種控制方法的比較
參考文獻
第7章 基于自適應控制器的三自由度機械臂控制同步
7.1 引言
7.2 三自由度機械臂動力學建模
7.2.1 機械臂運動學分析
7.2.2 基于拉格朗日-歐拉法的機械臂動力學分析
7.3 基于PD狀態反饋的同步控制器設計
7.4 基于PD增益自適應調節的模型參考自適應控制
7.4.1 參考模型
7.4.2 PD增益自適應控制器設計
7.4.3 穩定性分析
7.4.4 仿真分析
7.5 機械臂的魯棒自適應控制
7.5.1 自適應控制器設計
7.5.2 仿真分析
參考文獻
第8章 三自由度機械臂魯棒同步軌跡跟蹤控制
8.1 引言
8.2 機械臂常用的軌跡跟蹤方法
8.3 魯棒同步軌跡跟蹤控制器設計引理
8.4 魯棒同步軌跡跟蹤控制器設計
8.5 仿真分析
參考文獻
第9章 考慮未知結構參數的三自由度機械臂的同步軌跡跟蹤控制
9.1 引言
9.2 三自由度冗余機械臂的動力學系統模型
9.2.1 機械臂運動學分析
9.2.2 機械臂動力學分析
9.3 主從機械臂末端軌跡同步控制器設計
9.3.1 主從式機械臂的末端軌跡同步運動控制方法
9.3.2 仿真分析
9.4 從機械臂參數未知的自適應PD同步控制
9.4.1 模型參考自適應控制
9.4.2 自適應同步控制器的設計
9.4.3 仿真分析
9.5 主從機械臂同步系統的控制實現
9.5.1 軌跡規劃的實現
9.5.2 仿真分析
參考文獻
第10章 剛柔耦合機械臂的控制同步
10.1 引言
10.2 柔性機械臂的建模與動力學特性
10.2.1 柔性多體系統的建模
10.2.2 混合坐標法
10.2.3 變形描述
10.2.4 模態疊加
10.2.5 一次近似耦合模型
10.2.6 大范圍運動已知的動力學仿真
10.2.7 大范圍運動未知的動力學仿真
10.3 剛柔耦合機械臂的控制同步
10.3.1 基于反饋策略的同步控制器設計
10.3.2 仿真分析
10.3.3 控制參數的影響
參考文獻
附錄A 平面三自由度機械臂動力學模型
附錄B 系統機械臂動力學系統模型的線性化處理
1.1 目的與意義
1.2 國內外研究現狀
1.2.1 機械系統的同步控制策略
1.2.2 主從式機械系統的控制同步
1.2.3 機械臂系統的控制同步
1.2.4 剛柔耦合機械臂系統的控制同步
1.3 本書主要內容
參考文獻
第2章 機械系統控制同步的基本原理
2.1 引言
2.2 同步控制的目標與穩定性判定
2.2.1 同步控制的目標及同步誤差定義
2.2.2 控制同步的李雅普諾夫穩定性
2.3 同步控制器的設計 第1章 緒論
1.1 目的與意義
1.2 國內外研究現狀
1.2.1 機械系統的同步控制策略
1.2.2 主從式機械系統的控制同步
1.2.3 機械臂系統的控制同步
1.2.4 剛柔耦合機械臂系統的控制同步
1.3 本書主要內容
參考文獻
第2章 機械系統控制同步的基本原理
2.1 引言
2.2 同步控制的目標與穩定性判定
2.2.1 同步控制的目標及同步誤差定義
2.2.2 控制同步的李雅普諾夫穩定性
2.3 同步控制器的設計
2.3.1 從系統參數已知情況下的同步控制方法
2.3.2 從系統參數未知情況下的同步控制方法
2.4 遲滯系統與Duffing系統的主從同步分析
2.4.1 從系統參數已知情況下的同步分析
2.4.2 從系統參數未知情況下的同步控制
2.4.3 非線性系統的控制同步的仿真分析
2.4.4 主從同步控制器各控制參數的影響
參考文獻
第3章 基于節律神經元控制器的兩自由度機械臂的控制同步
3.1 引言
3.2 兩自由度機械臂動力學建模
3.2.1 兩自由度機械臂的運動學分析
3.2.2 兩自由度機械臂的動力學分析
3.2.3 機械臂動力學模型的物理特征
3.2.4 面向機械臂系統同步控制的李雅普諾夫函數
3.3 神經元同步控制器的設計
3.3.1 神經元同步控制器的構成及特點
3.3.2 采用神經元同步控制器的兩自由度機械臂模型
3.4 兩自由度機械臂同步運動的實現
3.4.1 兩自由度機械臂的典型運動特征
3.4.2 神經元同步控制器時間常數對機械臂運動的影響
3.4.3 系統阻尼對機械臂運動的影響
3.5 小幅擺運動和大回環運動之間轉換過程
3.5.1 控制器增益變化的影響
3.5.2 角度和加速度沖擊的影響
參考文獻
第4章 基于OPCL控制器的兩自由度機械臂的控制同步
4.1 引言
4.2 通用OPCL控制器模型
4.3 改進的OPCL控制器設計
4.4 基于改進的OPCL控制器同步運動仿真
4.4.1 基于改進的OPCL控制器小幅擺運動
4.4.2 基于改進的OPCL控制器大回環運動
4.5 利用OPCL控制實現兩自由度機械臂從單周期運動到混沌運動
4.5.1 通向混沌的道路
4.5.2 兩自由度機械臂混沌運動的實現
4.5.3 非線性參數估計
參考文獻
第5章 摩擦力對OPCL控制系統的影響
5.1 引言
5.2 摩擦力模型
5.2.1 庫侖摩擦
5.2.2 庫侖摩擦+黏性摩擦模型
5.2.3 靜摩擦+庫侖摩擦+黏性摩擦模型
5.2.4 Stribeck摩擦模型
5.3 帶有摩擦項的OPCL控制系統
5.4 黏性摩擦力對OPCL控制系統的影響
5.4.1 分岔特征
5.4.2 單周期運動
5.4.3 多周期運動
5.4.4 擬周期運動
5.4.5 混沌運動
5.5 靜摩擦力項和庫侖摩擦力項對OPCL的影響
5.5.1 擬周期運動
5.5.2 混沌運動
參考文獻
第6章 基于自適應控制器的兩自由度機械臂控制同步
6.1 引言
6.2 改進的MRAC-PD控制器模型及設計
6.2.1 通用MRAC-PD控制器模型
6.2.2 改進的MRAC-PD控制器設計
6.3 基于改進的MRAC-PD控制器同步運動仿真
6.3.1 基于改進的MRAC-PD控制器小幅擺運動
6.3.2 基于改進的MRAC-PD控制器大回環運動
6.4 小幅擺運動和大回環運動之間轉換過程
6.4.1 不同控制器參數對同步運動形式的影響
6.4.2 不同的期望軌跡對同步運動形式的影響
6.5 兩種控制方法的比較
參考文獻
第7章 基于自適應控制器的三自由度機械臂控制同步
7.1 引言
7.2 三自由度機械臂動力學建模
7.2.1 機械臂運動學分析
7.2.2 基于拉格朗日-歐拉法的機械臂動力學分析
7.3 基于PD狀態反饋的同步控制器設計
7.4 基于PD增益自適應調節的模型參考自適應控制
7.4.1 參考模型
7.4.2 PD增益自適應控制器設計
7.4.3 穩定性分析
7.4.4 仿真分析
7.5 機械臂的魯棒自適應控制
7.5.1 自適應控制器設計
7.5.2 仿真分析
參考文獻
第8章 三自由度機械臂魯棒同步軌跡跟蹤控制
8.1 引言
8.2 機械臂常用的軌跡跟蹤方法
8.3 魯棒同步軌跡跟蹤控制器設計引理
8.4 魯棒同步軌跡跟蹤控制器設計
8.5 仿真分析
參考文獻
第9章 考慮未知結構參數的三自由度機械臂的同步軌跡跟蹤控制
9.1 引言
9.2 三自由度冗余機械臂的動力學系統模型
9.2.1 機械臂運動學分析
9.2.2 機械臂動力學分析
9.3 主從機械臂末端軌跡同步控制器設計
9.3.1 主從式機械臂的末端軌跡同步運動控制方法
9.3.2 仿真分析
9.4 從機械臂參數未知的自適應PD同步控制
9.4.1 模型參考自適應控制
9.4.2 自適應同步控制器的設計
9.4.3 仿真分析
9.5 主從機械臂同步系統的控制實現
9.5.1 軌跡規劃的實現
9.5.2 仿真分析
參考文獻
第10章 剛柔耦合機械臂的控制同步
10.1 引言
10.2 柔性機械臂的建模與動力學特性
10.2.1 柔性多體系統的建模
10.2.2 混合坐標法
10.2.3 變形描述
10.2.4 模態疊加
10.2.5 一次近似耦合模型
10.2.6 大范圍運動已知的動力學仿真
10.2.7 大范圍運動未知的動力學仿真
10.3 剛柔耦合機械臂的控制同步
10.3.1 基于反饋策略的同步控制器設計
10.3.2 仿真分析
10.3.3 控制參數的影響
參考文獻
附錄A 平面三自由度機械臂動力學模型
附錄B 系統機械臂動力學系統模型的線性化處理
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