《機器人控製係統的設計與MATLAB仿真(基本設 計方法)》係統地介紹瞭機械手控製的幾種**設計 方法,是作者劉金琨多年來從事機器人控製係統教學 和科研工作的結晶,同時融入瞭**外同行近年來所 取得的*新成果。
本書以機械手的控製為論述對象,共包括10章, 分彆介紹瞭**PID控製、神經網絡自適應控製、模 糊自適應控製、迭代學習控製、反演控製、滑模控製 、自適應魯棒控製、末端軌跡及力控製、重復控製設 計方法。每種方法都給齣瞭算法推導、實例分析和相 應的MATLAB仿真設計程序。
本書各部分內容既相互聯係又相互獨立,讀者可 根據自己的需要選擇學習。本書適用於從事生産過程 自動化、計算機應用、機械電子和電氣自動化領域工 作的工程技術人員閱讀,也可作為高等院校工業自動 化、自動控製、機械電子、自動化儀錶、計算機應用 等專業的教學參考書。
劉金琨,1965年生,遼寜省大連市瓦房店人。分彆於1989年、1994年和1997年獲東北大學工學學士、碩士和博士學位。1997-1999年在浙江大學工業控製技術研究所從事博士後研究工作。現為北京航空航天大學控製理論與控製工程專業教授、博士生導師。主要從事控製理論與應用的研究和教學工作。自從從事研究工作以來,主持**自然基金等科研項目10餘項,發錶學術論文100餘篇,齣版著作10部。
前言
仿真程序使用說明
第1章 緒論
1.1 機器人控製方法簡介
1.1.1 機器人常用的控製方法
1.1.2 不確定機器人係統的控製
1.2 機器人動力學模型及其結構特性
1.3 基於S函數的Simulink仿真
1.3.1 S函數簡介
1.3.2 S函數使用步驟
1.3.3 S函數的基本功能及重要參數設定
1.3.4 S函數描述實例
第2章 機械手PID控製
2.1 機械手獨立PD控製
2.1.1 控製律設計
2.1.2 收斂性分析
2.1.3 仿真實例
2.2 基於重力補償的機械手PD控製
2.2.1 控製律設計
2.2.2 控製律分析
2.3 基於模型補償的機械手PD控製
2.3.1 係統描述
2.3.2 控製器的設計
2.3.3 仿真實例
參考文獻
第3章 機械手神經網絡自適應控製
3.1 一種簡單的RBF網絡自適應滑模控製
3.1.1 問題描述
3.1.2 RBF網絡原理
3.1.3 控製算法設計與分析
3.1.4 仿真實例
3.2 基於RBF網絡逼近的機械手自適應控製
3.2.1 問題的提齣
3.2.2 基於RBF神經網絡逼近的控製器
3.2.3 針對f(x)中各項分彆進行神經網絡逼近
3.2.4 仿真實例
參考文獻
第4章 機械手模糊自適應控製
4.1 單力臂機械手直接自適應模糊控製
4.1.1 問題描述
4.1.2 模糊控製器的設計
4.1.3 自適應律的設計
4.1.4 仿真實例
4.2 單力臂機械手間接自適應模糊控製
4.2.1 問題描述
4.2.2 自適應模糊滑模控製器設計
4.2.3 穩定性分析
4.2.4 仿真實例
4.3 單級倒立擺的監督模糊控製
4.3.1 模糊係統的設計
4.3.2 模糊監督控製器的設計
4.3.3 穩定性分析
4.3.4 仿真實例
4.4 基於模糊補償的機械手自適應模糊控製
4.4.1 係統描述
4.4.2 基於傳統模糊補償的控製
4.4.3 基於模型信息已知的模糊補償控製
4.4.4 仿真實例
4.5 基於綫性矩陣不等式的單級倒立擺T�睸模糊控製
4.5.1 基於LMI的T�睸型模糊係統控製器設計
4.5.2 LMI不等式的設計及分析
4.5.3 不等式的轉換
4.5.4 LMI設計實例說明
4.5.5 單級倒立擺的T�睸模型模糊控製
參考文獻
第5章 機械手迭代學習控製及重復控製
5.1 迭代學習控製的數學基礎
5.1.1 矩陣的跡及初等性質
5.1.2 嚮量範數和矩陣範數
5.2 迭代學習控製方法介紹
5.2.1 迭代學習控製基本原理
5.2.2 基本的迭代學習控製算法
5.2.3 迭代學習控製主要分析方法
5.2.4 迭代學習控製的關鍵技術
5.3 機械手軌跡跟蹤迭代學習控製仿真實例
5.3.1 控製器設計
5.3.2 仿真實例
5.4 綫性時變連續係統迭代學習控製
5.4.1 係統描述
5.4.2 控製器設計及收斂性分析
5.4.3 仿真實例
5.5 任意初始狀態下的迭代學習控製
5.5.1 問題的提齣
5.5.2 控製器的設計
5.5.3 仿真實例
參考文獻
第6章 機械手反演控製
6.1 簡單反演控製器設計
6.1.1 基本原理
6.1.2 仿真實例
6.2 單關節機械手的反演控製
6.2.1 係統描述
6.2.2 反演控製器設計
6.2.3 仿真實例
6.3 雙耦閤電機的反演控製
6.3.1 係統描述
6.3.2 反演控製器設計
6.3.3 仿真實例
參考文獻
第7章 機械手滑模控製
7.1 機械手動力學模型及特性
7.2 基於計算力矩法的滑模控製
7.2.1 係統描述
7.2.2 控製律設計
7.2.3 仿真實例
7.3 基於輸入輸齣穩定性理論的滑模控製
7.3.1 係統描述
7.3.2 控製律設計
7.3.3 仿真實例
7.4 基於LMI的指數收斂非綫性乾擾觀測器的控製
7.4.1 非綫性乾擾觀測器的問題描述
7.4.2 非綫性乾擾觀測器的設計
7.4.3 LMI不等式的求解
7.4.4 計算力矩法的滑模控製
7.4.5 仿真實例
7.5 欠驅動兩杆機械臂Pendubot滑模控製
7.5.1 Pendubot控製問題
7.5.2 Pendubot機械臂建模
7.5.3 Pendubot動力學模型
7.5.4 Pendubot模型的分析
7.5.5 滑模控製律設計
7.5.6 閉環穩定性分析
7.5.7 基於Hurwitz的參數設計
7.5.8 仿真實例
參考文獻
第8章 機械手自適應魯棒控製
8.1 單力臂機械係統的魯棒自適應控製
8.1.1 問題描述
8.1.2 魯棒模型參考自適應控製
8.1.3 仿真實例
8.2 二級倒立擺的H∞魯棒控製
8.2.1 係統的描述
8.2.2 基於LMI的控製律的設計
8.2.3 二級倒立擺係統的描述
8.2.4 仿真實例
參考文獻
第9章 機械手末端軌跡及力的連續切換滑模控製
9.1 基於雙麯正切函數切換的滑模控製
9.1.1 雙麯正切函數的特性
9.1.2 仿真實例
9.1.3 基於雙麯正切函數的滑模控製
9.1.4 仿真實例
9.2 基於位置動力學模型的機械手末端軌跡滑模控製
9.2.1 工作空間直角坐標與關節角位置的轉換
9.2.2 機械手在工作空間的建模
9.2.3 滑模控製器的設計
9.2.4 仿真實例
9.3 基於角度動力學模型的機械手末端軌跡滑模控製
9.3.1 機械手在工作空間的建模
9.3.2 工作空間直角坐標與關節角位置的轉換
9.3.3 滑模控製器的設計
9.3.4 仿真實例
9.4 工作空間中雙關節機械手末端的阻抗滑模控製
9.4.1 問題的提齣
9.4.2 阻抗模型的建立
9.4.3 滑模控製器的設計
9.4.4 仿真實例
9.5 受約束條件下雙關節機械手末端力及關節角度的滑模控製
9.5.1 問題的提齣
9.5.2 模型的降階
9.5.3 控製律的設計
9.5.4 穩定性分析
9.5.5 仿真實例
參考文獻
**0章 重復控製基本原理及設計方法
10.1 重復控製的基本原理
10.1.1 重復控製的理論基礎
10.1.2 基本的重復控製係統結構
10.1.3 基本重復控製係統穩定性分析
10.1.4 仿真實例
10.2 一種具有多路周期指令信號的數字重復控製
10.2.1 係統的結構
10.2.2 重復控製器的設計
10.2.3 仿真實例
參考文獻
這本書的名字聽起來就特彆吸引我,我一直對機器人技術和控製係統非常感興趣,尤其是想瞭解其中的“設計”和“仿真”這兩個關鍵環節。雖然我還沒有機會拿到這本書,但從書名“機器人控製係統的設計與MATLAB仿真”以及副標題“電子信息與電氣工程技術叢書”來看,它應該是一本非常實用且技術性很強的著作。我設想的內容是,這本書會從機器人控製係統的基本原理齣發,循序漸進地講解如何進行係統設計。這可能包括瞭對機器人本體結構、傳感器選擇、執行器匹配以及控製算法設計的詳細闡述。我特彆期待書中能涵蓋不同類型的機器人,比如工業機器人、服務機器人,甚至人形機器人,並且針對它們的特點和應用場景,提齣相應的控製係統設計方案。而“MATLAB仿真”部分,我更是翹首以盼,因為MATLAB是工程領域非常強大的仿真工具,我希望這本書能教會我如何利用MATLAB搭建機器人控製係統的模型,進行動態仿真,並通過仿真結果來驗證設計的閤理性,優化控製參數,甚至在實際製造之前發現並解決潛在的問題。能夠學習到如何將理論知識轉化為實際的仿真模型,這對於我提升實踐能力,理解復雜的控製邏輯非常有幫助。我腦海裏浮現的畫麵是,書中會有大量的圖示、公式和MATLAB代碼示例,能夠幫助我這種動手能力較強的讀者快速掌握相關技能,並且能夠將學到的知識應用到我的項目開發中去。
評分這本書的書名《機器人控製係統的設計與MATLAB仿真》觸動瞭我學習機器人控製係統的內在動力。我一直認為,理論學習固然重要,但最終還是要落到實踐。而“設計”和“仿真”正是連接理論與實踐的橋梁。我希望這本書能夠提供一些工程實踐中的“軟技能”,比如如何進行故障診斷和容錯控製的設計,以及如何考慮機器人的安全性問題。在“MATLAB仿真”這塊,我希望它不僅僅是給齣一些基礎的仿真腳本,而是能夠引導讀者去理解仿真的本質,如何通過仿真來預測真實係統的行為,並從中學習到一些工程上的“竅門”和“技巧”。例如,如何有效地利用MATLAB的工具箱來加速仿真過程,如何進行多目標優化,甚至是如何將仿真模型與實際硬件進行對接(hardware-in-the-loop)。我期待書中能夠提供一些案例研究,展示如何利用MATLAB仿真成功解決瞭實際機器人控製中的難題,這樣能夠給我帶來更多的啓發和信心。
評分我對這本書的期待,更多地集中在它能否提供一個係統性的學習框架。書名《機器人控製係統的設計與MATLAB仿真》恰好滿足瞭我的這一需求。我希望它不僅僅是零散的知識點介紹,而是能夠構成一個完整的知識體係。從“設計”的角度,我推測書中會詳細講解控製係統的分層結構,例如高層決策、中層路徑規劃和低層軌跡跟蹤等。這對於理解一個復雜的機器人係統是如何協同工作的至關重要。我期望書中能深入探討不同傳感器(如編碼器、IMU、攝像頭)的數據融閤與處理,以及如何利用這些信息來估計機器人的狀態。在“MATLAB仿真”方麵,我希望能看到一些高級的應用,比如如何利用MATLAB的Simulink環境來快速搭建和仿真復雜的控製係統。我期待書中能夠演示如何進行參數整定,如何進行魯棒性分析,以及如何在仿真中模擬各種外部乾擾和不確定性,從而使我能夠設計齣更加可靠和適應性強的控製係統。這種對仿真能力的深度挖掘,能夠幫助我更好地應對實際工程中的挑戰。
評分這本書的目錄在網上偶然瞥到,立刻激起瞭我深入瞭解的欲望。雖然我還沒有深入閱讀,但書名《機器人控製係統的設計與MATLAB仿真》已經勾勒齣一個清晰的學習路徑,仿佛為我指明瞭方嚮。我特彆關注到“設計”二字,這不僅僅是理論的堆砌,更意味著一種創造和解決問題的過程。我預感這本書會從工程實踐的角度齣發,帶領讀者一步步構建一個完整的機器人控製係統。這可能包含瞭從需求分析、係統架構設計,到具體算法的選擇和實現。我期望書中能夠詳細講解PID控製、模糊控製、神經網絡控製等常見且有效的控製策略,並分析它們在機器人領域各自的優劣勢和適用範圍。更重要的是,“MATLAB仿真”部分,我寄予瞭厚望。我希望這本書能成為我通往MATLAB機器人仿真世界的一本“百科全書”。我期待它能提供清晰的步驟和豐富的示例,教會我如何在MATLAB環境中構建機器人模型,包括其動力學模型、運動學模型,以及如何將傳感器和執行器集成進去。通過仿真,我希望能直觀地看到不同控製算法對機器人運動軌跡、穩定性和響應速度的影響,從而掌握如何通過仿真來優化控製器的設計,提升機器人的性能。這種理論與實踐相結閤的學習方式,對我來說是極具吸引力的。
評分說實話,我選擇這本書,主要是被“機器人控製係統”和“MATLAB仿真”這兩個關鍵詞吸引。這錶明瞭它是一個非常具體且具有實際應用價值的領域。我希望這本書能夠引領我進入一個更加廣闊的機器人技術世界。從“設計”的角度,我猜想書中會涉及一些前沿的控製技術,比如自適應控製、預測控製,甚至是一些機器學習在機器人控製中的應用。我期待書中能給齣清晰的理論解釋,並結閤具體的機器人應用場景,給齣相應的控製策略。而“MATLAB仿真”部分,我希望能夠看到一些更深入的內容,比如如何利用MATLAB的Robotics System Toolbox來快速構建和仿真機器人模型,如何進行路徑規劃和運動控製的仿真,以及如何利用仿真結果來生成控製器代碼,為實際部署做好準備。我非常看重這種從理論到仿真,再到初步的代碼生成的全流程學習體驗。它能夠幫助我建立起一個完整的知識鏈條,為我未來深入研究機器人控製打下堅實的基礎。
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