机器人控制系统的设计与MATLAB仿真-先进设计方法

目录 第1章控制系统输出受限控制 1.1输出受限引理 1.2位置输出受限控制 1.2.1系统描述 1.2.2控制器设计 1.2.3仿真实例 1.3位置及速度输出受限控制 1.3.1多状态输出受限引理 1.3.2系统描述 1.3.3控制器设计与分析 1.3.4仿真实例 1.4按设定误差性能指标收敛控制 1.4.1问题描述 1.4.2跟踪误差性能函数设计 1.4.3收敛性分析 1.4.4仿真实例 参考文献 第2章控制系统输入受限控制 2.1基于双曲正切的控制输入受限控制 2.1.1定理及分析 2.1.2基于双曲正切的控制输入受限控制 2.1.3仿真实例 2.2负载未知下的控制输入受限控制 2.2.1问题的提出 2.2.2自适应控制律设计 2.2.3闭环系统稳定性分析 2.2.4仿真实例 2.3带扰动的控制输入受限控制 2.3.1系统描述 2.3.2指数收敛干扰观测器设计 2.3.3控制器的设计及分析 2.3.4仿真实例 2.4基于反演的非线性系统控制输入受限控制 2.4.1系统描述 2.4.2双曲正切光滑函数特点 2.4.3控制输入受限方法 2.4.4基于反演的控制算法设计 2.4.5仿真实例 2.5基于输出受限和输入受限的控制 2.5.1系统描述 2.5.2控制器设计 2.5.3基于反演的控制算法设计 2.5.4仿真实例 2.6基于反演的控制输入及变化率受限控制 2.6.1系统描述 2.6.2控制输入受限方法 2.6.3基于反演的控制算法设计 2.6.4仿真实例 2.7基于反演的控制输入及变化率受限轨迹跟踪控制 2.7.1系统描述 2.7.2控制输入受限方法 2.7.3基于反演的控制算法设计 2.7.4仿真实例 2.8基于反演的控制输入及变化率受限鲁棒控制 2.8.1系统描述 2.8.2控制输入受限方法 2.8.3基于反演的控制算法设计 2.9基于Nussbaum函数的控制输入受限控制 2.9.1系统描述 2.9.2输入受限控制方法 2.9.3基于反演的输入受限控制算法设计 2.9.4仿真实例 附录 参考文献 第3章基于轨迹规划的机械手控制 3.1差分进化算法 3.1.1差分进化算法的提出 3.1.2标准差分进化算法 3.1.3差分进化算法的基本流程 3.1.4差分进化算法的参数设置 3.1.5基于差分进化算法的函数优化 3.2轨迹规划算法的设计 3.2.1一个简单的样条插值实例 3.2.2轨迹规划算法介绍 3.2.3*优轨迹的设计 3.3单关节机械手*优轨迹控制 3.3.1问题的提出 3.3.2*优轨迹的优化 3.3.3仿真实例 3.4双关节机械手*优轨迹控制 3.4.1系统描述 3.4.2规划器设计 3.4.3仿真实例 参考文献 第4章机械手模糊自适应反演控制 4.1基于反演方法的单关节机器人自适应模糊控制 4.1.1系统描述 4.1.2Backstepping控制器设计 4.1.3基于Backstepping的自适应模糊控制 4.1.4仿真实例 4.2双关节机械臂的自适应模糊反演控制 4.2.1系统描述 4.2.2传统Backstepping控制器设计及稳定性分析 4.2.3仿真实例 参考文献 第5章机械手自适应迭代学习控制 5.1控制器增益自适应整定的机械手迭代学习控制 5.1.1问题的提出 5.1.2控制器设计 5.1.3收敛性分析 5.1.4仿真实例 5.2基于增益自适应整定的机械手迭代学习控制的改进 5.2.1算法的改进 5.2.2仿真实例 5.3基于切换增益的单关节机械手迭代学习控制 5.3.1问题描述 5.3.2自适应迭代学习控制器设计 5.3.3收敛性分析 5.3.4仿真实例 5.4基于切换增益的多关节机械手迭代学习控制 5.4.1问题的提出 5.4.2三个定理及收敛性分析 5.4.3仿真实例 附录 参考文献 第6章柔性机械手反演及动态面控制 6.1柔性机械手的反演控制 6.1.1系统描述 6.1.2反演控制器设计 6.1.3仿真实例 6.2柔性机械手动态面控制 6.2.1系统描述 6.2.2控制律设计 6.2.3稳定性分析 6.2.4仿真实例 6.3柔性关节机械手K观测器设计及分析 6.3.1K观测器设计原理 6.3.2柔性关节机械手模型描述与变换 6.3.3柔性关节机械手K观测器设计与分析 6.3.4按A0为Hurwitz进行K的设计 6.3.5仿真实例 6.4基于K观测器的柔性关节机械手动态面控制 6.4.1控制算法设计 6.4.2稳定性分析 6.4.3仿真实例 6.5柔性机械手神经网络反演控制 6.5.1系统描述 6.5.2反演控制器设计 6.5.3仿真实例 参考文献 第7章柔性机械臂分布式参数边界控制 7.1柔性机械臂的偏微分方程动力学建模 7.1.1柔性机械臂的控制问题 7.1.2柔性机械臂的偏微分方程建模 7.2柔性机械臂分布式参数边界控制——指数收敛方法 7.2.1引理 7.2.2边界控制律的设计 7.2.3仿真实例 7.3柔性机械臂分布式参数边界控制LaSalle分析方法 7.3.1模型描述 7.3.2模型的空间转换 7.3.3闭环系统耗散性分析 7.3.4半群和紧凑性分析 7.3.5收敛性分析 7.3.6仿真实例 附录 参考文献 第8章移动机器人的轨迹跟踪控制 8.1移动机器人运动学反演控制 8.1.1运动学模型的建立 8.1.2反演控制器设计 8.1.3仿真实例 8.2移动机器人动力学反演控制 8.2.1动力学模型的建立 8.2.2反演控制器设计 8.2.3仿真实例 8.3移动机器人轨迹跟踪迭代学习控制 8.3.1数学基础 8.3.2系统描述 8.3.3控制律设计及收敛性分析 8.3.4仿真实例 参考文献 第9章移动机器人双环轨迹跟踪控制 9.1移动机器人的滑模轨迹跟踪控制 9.1.1移动机器人运动学模型 9.1.2位置控制律设计（外环） 9.1.3姿态控制律设计（内环） 9.1.4闭环系统的设计关键 9.1.5仿真实例 9.2基于全局稳定的移动机器人双环轨迹跟踪控制 9.2.1移动机器人运动学模型 9.2.2动态系统全局渐近稳定定理 9.2.3控制系统设计 9.2.4整个闭环稳定性分析 9.2.5仿真实例 9.3移动机器人双环编队控制 9.3.1移动机器人运动学模型 9.3.2控制系统设计 9.3.3整个闭环稳定性分析 9.3.4仿真实例 参考文献 第10章四旋翼飞行器轨迹控制 10.1基于内外环的四旋翼飞行器的PD控制 10.1.1四旋翼飞行器动力学模型 10.1.2位置控制律设计 10.1.3虚拟姿态角度求解 10.1.4姿态控制律设计 10.1.5闭环系统的设计关键 10.1.6仿真实例 10.2基于双闭环的四旋翼飞行器速度控制 10.2.1四旋翼飞行器动力学模型 10.2.2四旋翼飞行器速度控制 10.2.3虚拟姿态角度求解 10.2.4姿态控制律设计 10.2.5闭环系统的设计关键 10.2.6仿真实例 10.3基于双闭环的四旋翼飞行器编队控制 10.3.1四旋翼飞行器动力学模型 10.3.2四旋翼飞行器编队控制 10.3.3虚拟姿态角度求解 10.3.4姿态控制律设计 10.3.5闭环系统的设计关键 10.3.6仿真实例 参考文献 第11章基于LMI的控制系统设计 11.1控制系统LMI控制算法设计 11.1.1系统描述 11.1.2控制器设计与分析 11.1.3仿真实例 11.2位置跟踪控制系统LMI算法设计 11.2.1系统描述 11.2.2控制器设计 11.2.3控制器设计与分析 11.2.4仿真实例 11.3带扰动的控制系统LMI控制算法设计 11.3.1系统描述 11.3.2基于H∞指标控制器设计与分析 11.3.3LMI设计 11.3.4仿真实例 11.4带扰动的控制系统LMI跟踪控制算法设计 11.4.1系统描述 11.4.2仿真实例 11.5控制输入受限下的LMI控制算法设计 11.5.1系统描述 11.5.2控制器的设计与分析 11.5.3LMI设计 11.5.4仿真实例 11.6控制输入受限下位置跟踪LMI控制算法 11.6.1系统描述 11.6.2控制器设计 11.6.3控制器设计与分析 11.6.4仿真实例 11.7控制输入受限下的LMI倒立摆系统镇定 11.7.1系统描述 11.7.2控制器设计与分析 11.7.3仿真实例 11.8基于LMI的控制输入及其变化率受限控制算法 11.8.1系统描述 11.8.2控制器的设计与分析 11.8.3仿真实例 附录 参考文献 第12章基于LMI的倒立摆TS模糊控制 12.1单级倒立摆的TS模糊建模 12.1.1TS型模糊系统 12.1.2倒立摆系统的控制问题 12.1.3基于2条模糊规则的设计 12.1.4基于4条模糊规则的设计 12.2基于极点配置的单级倒立摆TS模糊控制 12.2.1基于2条模糊规则的控制器设计 12.2.2基于4条模糊规则的控制器设计 12.3基于LMI的单级倒立摆TS模糊控制 12.3.1LMI不等式的设计及分析 12.3.2不等式的转换 12.3.3LMI的设计实例 12.3.4基于LMI的单级倒立摆TS模糊控制 参考文献 第13章执行器自适应容错控制 13.1SISO系统执行器自适应容错控制 13.1.1控制问题描述 13.1.2控制律的设计与分析 13.1.3仿真实例 13.2MISO系统执行器自适应容错控制 13.2.1控制问题描述 13.2.2控制律的设计与分析 13.2.3仿真实例 13.3带执行器卡死的MISO系统自适应容错控制 13.3.1控制问题描述 13.3.2控制律的设计与分析 13.3.3仿真实例 13.4基于状态输出受限性能的切换容错控制 13.4.1多状态输出受限引理 13.4.2系统描述 13.4.3基于Barrier Lyapunov的状态输出受限控制 13.4.4监控函数设计 13.4.5仿真实例 附录 参考文献