可重構(gòu)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)控制方法
可重構(gòu)機(jī)械臂能夠根據(jù)任務(wù)需要組合成不同構(gòu)形去完成不同的任務(wù)，其模塊化的特點(diǎn)使其具有適應(yīng)性強(qiáng)、成本低、容錯(cuò)性好、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)、軍事、空間探測(cè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、娛樂(lè)等領(lǐng)域，代替人類去完成很多其無(wú)法完成的工作。本書主要敘述可重構(gòu)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)模型的建立、構(gòu)形優(yōu)化、可重構(gòu)機(jī)械臂的主動(dòng)容錯(cuò)控制、自由空間的軌跡跟蹤控制、在受限空間內(nèi)的分散力/位置控制方法等。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 機(jī)械臂系統(tǒng)中常見(jiàn)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1
1.2 可重構(gòu)機(jī)械臂的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 7
1.3 可重構(gòu)機(jī)械臂的主要研究方向 11
1.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模 11
1.3.2 動(dòng)力學(xué)建模 12
1.3.3 軌跡跟蹤控制 12
1.3.4 力控制 13
1.3.5 主動(dòng)容錯(cuò)控制 15
1.3.6 構(gòu)型優(yōu)化 16
1.3.7 路徑規(guī)劃 17
1.4 本書的主要內(nèi)容 22
1.5 本章小結(jié) 24
參考文獻(xiàn) 24
第2章 可重構(gòu)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模 35
2.1 引言 35
2.2 可重構(gòu)機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模 35
2.3 可重構(gòu)機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解 37
2.3.1 基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解 38
2.3.2 仿真與分析 39
2.4 可重構(gòu)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)建模 41
2.4.1 基于牛頓歐拉迭代算法的動(dòng)力學(xué)模型 42
2.4.2 基于改進(jìn)的模糊C均值聚類算法的可重構(gòu)機(jī)械臂模糊模型 46
2.5 本章小結(jié) 53
參考文獻(xiàn) 54
第3章 可重構(gòu)機(jī)械臂構(gòu)型優(yōu)化方法 55
3.1 引言 55
3.2 可重構(gòu)機(jī)械臂模塊及基于ACPGA的最優(yōu)構(gòu)型設(shè)計(jì) 55
3.2.1 可重構(gòu)機(jī)械臂模塊的劃分 56
3.2.2 構(gòu)型空間的計(jì)算 57
3.2.3 裝配構(gòu)型表達(dá)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 57
3.2.4 基于ACPGA的最優(yōu)構(gòu)型搜索 60
3.2.5 基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法驗(yàn)證最優(yōu)構(gòu)型 62
3.2.6 計(jì)算實(shí)例 62
3.3 本章小結(jié) 64
參考文獻(xiàn) 65
第4章 可重構(gòu)機(jī)械臂分散軌跡跟蹤控制 66
4.1 引言 66
4.2 基于ESO的分散自適應(yīng)模糊控制 67
4.2.1 問(wèn)題描述 67
4.2.2 基于ESO的分散自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析 68
4.2.3 仿真與分析 70
4.3 基于ESO和DSC的反演分散控制 72
4.3.1 反演分散控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析 72
4.3.2 ESO參數(shù)βi1、βi2、βi3的粒子群優(yōu)化算法訓(xùn)練流程 75
4.3.3 仿真與分析 76
4.4 基于生物啟發(fā)策略的自適應(yīng)反演快速終端模糊滑�？刂� 77
4.4.1 生物啟發(fā)模型簡(jiǎn)介 77
4.4.2 自適應(yīng)反演快速終端模糊滑�？刂破髟O(shè)計(jì) 78
4.4.3 仿真與分析 81
4.5 可重構(gòu)機(jī)械臂自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制 84
4.5.1 自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制器設(shè)計(jì) 85
4.5.2 仿真與分析 89
4.6 本章小結(jié) 91
參考文獻(xiàn) 92
第5章 可重構(gòu)機(jī)械臂分散主動(dòng)容錯(cuò)控制 96
5.1 引言 96
5.2 故障分類 97
5.3 基于迭代故障觀測(cè)器的可重構(gòu)機(jī)械臂執(zhí)行器故障主動(dòng)容錯(cuò)控制 99
5.3.1 迭代故障觀測(cè)器設(shè)計(jì)及其收斂性分析 99
5.3.2 主動(dòng)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì) 104
5.3.3 仿真與分析 106
5.4 多故障同發(fā)的可重構(gòu)機(jī)械臂主動(dòng)容錯(cuò)控制 109
5.4.1 執(zhí)行器和傳感器的故障檢測(cè) 109
5.4.2 基于多滑模觀測(cè)器的故障隔離 119
5.4.3 容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì) 128
5.4.4 基于自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主動(dòng)容錯(cuò)控制 135
5.5 可重構(gòu)機(jī)械臂反演時(shí)延主動(dòng)容錯(cuò)控制 145
5.5.1 反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分散控制 146
5.5.2 反演時(shí)延主動(dòng)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì) 151
5.5.3 仿真與分析 153
5.6 本章小結(jié) 157
參考文獻(xiàn) 157
第6章 可重構(gòu)機(jī)械臂分散力/位置控制 158
6.1 引言 158
6.2 基于非線性關(guān)節(jié)力矩觀測(cè)器的可重構(gòu)機(jī)械臂雙閉環(huán)分散力/位置控制 158
6.2.1 問(wèn)題描述 159
6.2.2 基于輔助變量的非線性關(guān)節(jié)力矩觀測(cè)器設(shè)計(jì) 159
6.2.3 雙閉環(huán)分散力控制器設(shè)計(jì) 162
6.2.4 仿真與分析 163
6.3 基于LMI的可重構(gòu)機(jī)械臂非脆弱魯棒分散力/位置控制 167
6.3.1 非脆弱魯棒分散力/位置控制器設(shè)計(jì) 167
6.3.2 仿真與分析 172
6.4 基于ACPGA的可重構(gòu)機(jī)械臂非脆弱魯棒分散力/位置控制 176
6.4.1 基于ACPGA的非脆弱魯棒分散力/位置控制器設(shè)計(jì) 176
6.4.2 基于ACPGA的非脆弱分散控制器求解 180
6.4.3 仿真與分析 182
6.5 本章小結(jié) 184
參考文獻(xiàn) 185
第7章 基于軟測(cè)量的可重構(gòu)機(jī)械臂分散力/位置控制 186
7.1 引言 186
7.2 基于軟測(cè)量的可重構(gòu)機(jī)械臂分散力/位置混合控制 186
7.2.1 分散力/位置混合控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析 186
7.2.2 仿真與分析 191
7.3 基于軟測(cè)量的可重構(gòu)機(jī)械臂分散阻抗力/位置控制 193
7.3.1 分散阻抗力/位置控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析 193
7.3.2 仿真與分析 198
7.4 本章小結(jié) 199
參考文獻(xiàn) 200
第8章 總結(jié)及展望 201
8.1 主要研究成果 201
8.2 未來(lái)的研究方向 202
參考文獻(xiàn) 204
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