機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與MATLAB仿真：先進(jìn)設(shè)計(jì)方法

第1章控制系統(tǒng)輸出受限控制
1.1輸出受限引理
1.2位置輸出受限控制
1.2.1系統(tǒng)描述
1.2.2控制器設(shè)計(jì)
1.2.3仿真實(shí)例
1.3位置及速度輸出受限控制
1.3.1多狀態(tài)輸出受限引理
1.3.2系統(tǒng)描述
1.3.3控制器設(shè)計(jì)與分析
1.3.4仿真實(shí)例
1.4按設(shè)定誤差性能指標(biāo)收斂控制
1.4.1問題描述
1.4.2跟蹤誤差性能函數(shù)設(shè)計(jì)
1.4.3收斂性分析
1.4.4仿真實(shí)例
參考文獻(xiàn)
第2章控制系統(tǒng)輸入受限控制
2.1基于雙曲正切的控制輸入受限控制
2.1.1定理及分析
2.1.2基于雙曲正切的控制輸入受限控制
2.1.3仿真實(shí)例
2.2負(fù)載未知下的控制輸入受限控制
2.2.1問題的提出
2.2.2自適應(yīng)控制律設(shè)計(jì)
2.2.3閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
2.2.4仿真實(shí)例
2.3帶擾動的控制輸入受限控制
2.3.1系統(tǒng)描述
2.3.2指數(shù)收斂干擾觀測器設(shè)計(jì)
2.3.3控制器的設(shè)計(jì)及分析
2.3.4仿真實(shí)例
2.4基于反演的非線性系統(tǒng)控制輸入受限控制
2.4.1系統(tǒng)描述
2.4.2雙曲正切光滑函數(shù)特點(diǎn)
2.4.3控制輸入受限方法
2.4.4基于反演的控制算法設(shè)計(jì)
2.4.5仿真實(shí)例
2.5基于輸出受限和輸入受限的控制
2.5.1系統(tǒng)描述
2.5.2控制器設(shè)計(jì)
2.5.3基于反演的控制算法設(shè)計(jì)
2.5.4仿真實(shí)例
2.6基于反演的控制輸入及變化率受限控制
2.6.1系統(tǒng)描述
2.6.2控制輸入受限方法
2.6.3基于反演的控制算法設(shè)計(jì)
2.6.4仿真實(shí)例
2.7基于反演的控制輸入及變化率受限軌跡跟蹤控制
2.7.1系統(tǒng)描述
2.7.2控制輸入受限方法
2.7.3基于反演的控制算法設(shè)計(jì)
2.7.4仿真實(shí)例
2.8基于反演的控制輸入及變化率受限魯棒控制
2.8.1系統(tǒng)描述
2.8.2控制輸入受限方法
2.8.3基于反演的控制算法設(shè)計(jì)
2.9基于Nussbaum函數(shù)的控制輸入受限控制
2.9.1系統(tǒng)描述
2.9.2輸入受限控制方法
2.9.3基于反演的輸入受限控制算法設(shè)計(jì)
2.9.4仿真實(shí)例
附錄
參考文獻(xiàn)
第3章基于軌跡規(guī)劃的機(jī)械手控制
3.1差分進(jìn)化算法
3.1.1差分進(jìn)化算法的提出
3.1.2標(biāo)準(zhǔn)差分進(jìn)化算法
3.1.3差分進(jìn)化算法的基本流程
3.1.4差分進(jìn)化算法的參數(shù)設(shè)置
3.1.5基于差分進(jìn)化算法的函數(shù)優(yōu)化
3.2軌跡規(guī)劃算法的設(shè)計(jì)
3.2.1一個(gè)簡單的樣條插值實(shí)例
3.2.2軌跡規(guī)劃算法介紹
3.2.3最優(yōu)軌跡的設(shè)計(jì)
3.3單關(guān)節(jié)機(jī)械手最優(yōu)軌跡控制
3.3.1問題的提出
3.3.2最優(yōu)軌跡的優(yōu)化
3.3.3仿真實(shí)例
3.4雙關(guān)節(jié)機(jī)械手最優(yōu)軌跡控制
3.4.1系統(tǒng)描述
3.4.2規(guī)劃器設(shè)計(jì)
3.4.3仿真實(shí)例
參考文獻(xiàn)
第4章機(jī)械手模糊自適應(yīng)反演控制
4.1基于反演方法的單關(guān)節(jié)機(jī)器人自適應(yīng)模糊控制
4.1.1系統(tǒng)描述
4.1.2Backstepping控制器設(shè)計(jì)
4.1.3基于Backstepping的自適應(yīng)模糊控制
4.1.4仿真實(shí)例
4.2雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂的自適應(yīng)模糊反演控制
4.2.1系統(tǒng)描述
4.2.2傳統(tǒng)Backstepping控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析
4.2.3仿真實(shí)例
參考文獻(xiàn)
第5章機(jī)械手自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制
5.1控制器增益自適應(yīng)整定的機(jī)械手迭代學(xué)習(xí)控制
5.1.1問題的提出
5.1.2控制器設(shè)計(jì)
5.1.3收斂性分析
5.1.4仿真實(shí)例
5.2基于增益自適應(yīng)整定的機(jī)械手迭代學(xué)習(xí)控制的改進(jìn)
5.2.1算法的改進(jìn)
5.2.2仿真實(shí)例
5.3基于切換增益的單關(guān)節(jié)機(jī)械手迭代學(xué)習(xí)控制
5.3.1問題描述
5.3.2自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制器設(shè)計(jì)
5.3.3收斂性分析
5.3.4仿真實(shí)例
5.4基于切換增益的多關(guān)節(jié)機(jī)械手迭代學(xué)習(xí)控制
5.4.1問題的提出
5.4.2三個(gè)定理及收斂性分析
5.4.3仿真實(shí)例
附錄
參考文獻(xiàn)
第6章柔性機(jī)械手反演及動態(tài)面控制
6.1柔性機(jī)械手的反演控制
6.1.1系統(tǒng)描述
6.1.2反演控制器設(shè)計(jì)
6.1.3仿真實(shí)例
6.2柔性機(jī)械手動態(tài)面控制
6.2.1系統(tǒng)描述
6.2.2控制律設(shè)計(jì)
6.2.3穩(wěn)定性分析
6.2.4仿真實(shí)例
6.3柔性關(guān)節(jié)機(jī)械手K觀測器設(shè)計(jì)及分析
6.3.1K觀測器設(shè)計(jì)原理
6.3.2柔性關(guān)節(jié)機(jī)械手模型描述與變換
6.3.3柔性關(guān)節(jié)機(jī)械手K觀測器設(shè)計(jì)與分析
6.3.4按A0為Hurwitz進(jìn)行K的設(shè)計(jì)
6.3.5仿真實(shí)例
6.4基于K觀測器的柔性關(guān)節(jié)機(jī)械手動態(tài)面控制
6.4.1控制算法設(shè)計(jì)
6.4.2穩(wěn)定性分析
6.4.3仿真實(shí)例
6.5柔性機(jī)械手神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演控制
6.5.1系統(tǒng)描述
6.5.2反演控制器設(shè)計(jì)
6.5.3仿真實(shí)例
參考文獻(xiàn)
第7章柔性機(jī)械臂分布式參數(shù)邊界控制
7.1柔性機(jī)械臂的偏微分方程動力學(xué)建模
7.1.1柔性機(jī)械臂的控制問題
7.1.2柔性機(jī)械臂的偏微分方程建模
7.2柔性機(jī)械臂分布式參數(shù)邊界控制——指數(shù)收斂方法
7.2.1引理
7.2.2邊界控制律的設(shè)計(jì)
7.2.3仿真實(shí)例
7.3柔性機(jī)械臂分布式參數(shù)邊界控制LaSalle分析方法
7.3.1模型描述
7.3.2模型的空間轉(zhuǎn)換
7.3.3閉環(huán)系統(tǒng)耗散性分析
7.3.4半群和緊湊性分析
7.3.5收斂性分析
7.3.6仿真實(shí)例
附錄
參考文獻(xiàn)
第8章移動機(jī)器人的軌跡跟蹤控制
8.1移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)反演控制
8.1.1運(yùn)動學(xué)模型的建立
8.1.2反演控制器設(shè)計(jì)
8.1.3仿真實(shí)例
8.2移動機(jī)器人動力學(xué)反演控制
8.2.1動力學(xué)模型的建立
8.2.2反演控制器設(shè)計(jì)
8.2.3仿真實(shí)例
8.3移動機(jī)器人軌跡跟蹤迭代學(xué)習(xí)控制
8.3.1數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
8.3.2系統(tǒng)描述
8.3.3控制律設(shè)計(jì)及收斂性分析
8.3.4仿真實(shí)例
參考文獻(xiàn)
第9章移動機(jī)器人雙環(huán)軌跡跟蹤控制
9.1移動機(jī)器人的滑模軌跡跟蹤控制
9.1.1移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型
9.1.2位置控制律設(shè)計(jì)（外環(huán)）
9.1.3姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)（內(nèi)環(huán)）
9.1.4閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵
9.1.5仿真實(shí)例
9.2基于全局穩(wěn)定的移動機(jī)器人雙環(huán)軌跡跟蹤控制
9.2.1移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型
9.2.2動態(tài)系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定定理
9.2.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
9.2.4整個(gè)閉環(huán)穩(wěn)定性分析
9.2.5仿真實(shí)例
9.3移動機(jī)器人雙環(huán)編隊(duì)控制
9.3.1移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型
9.3.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
9.3.3整個(gè)閉環(huán)穩(wěn)定性分析
9.3.4仿真實(shí)例
參考文獻(xiàn)
第10章四旋翼飛行器軌跡控制
10.1基于內(nèi)外環(huán)的四旋翼飛行器的PD控制
10.1.1四旋翼飛行器動力學(xué)模型
10.1.2位置控制律設(shè)計(jì)
10.1.3虛擬姿態(tài)角度求解
10.1.4姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)
10.1.5閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵
10.1.6仿真實(shí)例
10.2基于雙閉環(huán)的四旋翼飛行器速度控制
10.2.1四旋翼飛行器動力學(xué)模型
10.2.2四旋翼飛行器速度控制
10.2.3虛擬姿態(tài)角度求解
10.2.4姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)
10.2.5閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵
10.2.6仿真實(shí)例
10.3基于雙閉環(huán)的四旋翼飛行器編隊(duì)控制
10.3.1四旋翼飛行器動力學(xué)模型
10.3.2四旋翼飛行器編隊(duì)控制
10.3.3虛擬姿態(tài)角度求解
10.3.4姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)
10.3.5閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵
10.3.6仿真實(shí)例
參考文獻(xiàn)
第11章基于LMI的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
11.1控制系統(tǒng)LMI控制算法設(shè)計(jì)
11.1.1系統(tǒng)描述
11.1.2控制器設(shè)計(jì)與分析
11.1.3仿真實(shí)例
11.2位置跟蹤控制系統(tǒng)LMI算法設(shè)計(jì)
11.2.1系統(tǒng)描述
11.2.2控制器設(shè)計(jì)
11.2.3控制器設(shè)計(jì)與分析
11.2.4仿真實(shí)例
11.3帶擾動的控制系統(tǒng)LMI控制算法設(shè)計(jì)
11.3.1系統(tǒng)描述
11.3.2基于H∞指標(biāo)控制器設(shè)計(jì)與分析
11.3.3LMI設(shè)計(jì)
11.3.4仿真實(shí)例
11.4帶擾動的控制系統(tǒng)LMI跟蹤控制算法設(shè)計(jì)
11.4.1系統(tǒng)描述
11.4.2仿真實(shí)例
11.5控制輸入受限下的LMI控制算法設(shè)計(jì)
11.5.1系統(tǒng)描述
11.5.2控制器的設(shè)計(jì)與分析
11.5.3LMI設(shè)計(jì)
11.5.4仿真實(shí)例
11.6控制輸入受限下位置跟蹤LMI控制算法
11.6.1系統(tǒng)描述
11.6.2控制器設(shè)計(jì)
11.6.3控制器設(shè)計(jì)與分析
11.6.4仿真實(shí)例
11.7控制輸入受限下的LMI倒立擺系統(tǒng)鎮(zhèn)定
11.7.1系統(tǒng)描述
11.7.2控制器設(shè)計(jì)與分析
11.7.3仿真實(shí)例
11.8基于LMI的控制輸入及其變化率受限控制算法
11.8.1系統(tǒng)描述
11.8.2控制器的設(shè)計(jì)與分析
11.8.3仿真實(shí)例
附錄
參考文獻(xiàn)
第12章基于LMI的倒立擺TS模糊控制
12.1單級倒立擺的TS模糊建模
12.1.1TS型模糊系統(tǒng)
12.1.2倒立擺系統(tǒng)的控制問題
12.1.3基于2條模糊規(guī)則的設(shè)計(jì)
12.1.4基于4條模糊規(guī)則的設(shè)計(jì)
12.2基于極點(diǎn)配置的單級倒立擺TS模糊控制
12.2.1基于2條模糊規(guī)則的控制器設(shè)計(jì)
12.2.2基于4條模糊規(guī)則的控制器設(shè)計(jì)
12.3基于LMI的單級倒立擺TS模糊控制
12.3.1LMI不等式的設(shè)計(jì)及分析
12.3.2不等式的轉(zhuǎn)換
12.3.3LMI的設(shè)計(jì)實(shí)例
12.3.4基于LMI的單級倒立擺TS模糊控制
參考文獻(xiàn)
第13章執(zhí)行器自適應(yīng)容錯(cuò)控制
13.1SISO系統(tǒng)執(zhí)行器自適應(yīng)容錯(cuò)控制
13.1.1控制問題描述
13.1.2控制律的設(shè)計(jì)與分析
13.1.3仿真實(shí)例
13.2MISO系統(tǒng)執(zhí)行器自適應(yīng)容錯(cuò)控制
13.2.1控制問題描述
13.2.2控制律的設(shè)計(jì)與分析
13.2.3仿真實(shí)例
13.3帶執(zhí)行器卡死的MISO系統(tǒng)自適應(yīng)容錯(cuò)控制
13.3.1控制問題描述
13.3.2控制律的設(shè)計(jì)與分析
13.3.3仿真實(shí)例
13.4基于狀態(tài)輸出受限性能的切換容錯(cuò)控制
13.4.1多狀態(tài)輸出受限引理
13.4.2系統(tǒng)描述
13.4.3基于Barrier Lyapunov的狀態(tài)輸出受限控制
13.4.4監(jiān)控函數(shù)設(shè)計(jì)
13.4.5仿真實(shí)例
附錄
參考文獻(xiàn)