可重構(gòu)機械臂能夠根據(jù)任務需要組合成不同構(gòu)形去完成不同的任務，其模塊化的特點使其具有適應性強、成本低、容錯性好、穩(wěn)定性高等特點，已被廣泛應用于危險環(huán)境作業(yè)、軍事、空間探測、工業(yè)、醫(yī)學、娛樂等領(lǐng)域，代替人類去完成很多其無法完成的工作。本書主要敘述可重構(gòu)機械臂運動學及動力學模型的建立、構(gòu)形優(yōu)化、可重構(gòu)機械臂的主動容錯控制、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 機械臂系統(tǒng)中常見的動力學問題 1
1.2 可重構(gòu)機械臂的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 7
1.3 可重構(gòu)機械臂的主要研究方向 11
1.3.1 運動學建模 11
1.3.2 動力學建模 12
1.3.3 軌跡跟蹤控制 12
1.3.4 力控制 13
1.3.5 主動容錯控制 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 24
第2章 可重構(gòu)機械臂運動學與動力學建模 35
2.1 引言 35
2.2 可重構(gòu)機械臂的正運動學建模 35
2.3 可重構(gòu)機械臂的逆運動學求解 37
2.3.1 基于改進粒子群優(yōu)化算法的逆運動學求解 38
2.3.2 仿真與分析 39
2.4 可重構(gòu)機械臂的動力學建模 41
2.4.1 基于牛頓歐拉迭代算法的動力學模型 42
2.4.2 基于改進的模糊C均值聚類算法的可重構(gòu)機械臂模糊模型 46
2.5 本章小結(jié) 53
參考文獻 54
第3章 可重構(gòu)機械臂構(gòu)型優(yōu)化方法 55
3.1 引言 55
3.2 可重構(gòu)機械臂模塊及基于ACPGA的最優(yōu)構(gòu)型設(shè)計 55
3.2.1 可重構(gòu)機械臂模塊的劃分 56
3.2.2 構(gòu)型空間的計算 57
3.2.3 裝配構(gòu)型表達及評價標準 57
3.2.4 基于ACPGA的最優(yōu)構(gòu)型搜索 60
3.2.5 基于改進粒子群優(yōu)化算法驗證最優(yōu)構(gòu)型 62
3.2.6 計算實例 62
3.3 本章小結(jié) 64
參考文獻 65
第4章 可重構(gòu)機械臂分散軌跡跟蹤控制 66
4.1 引言 66
4.2 基于ESO的分散自適應模糊控制 67
4.2.1 問題描述 67
4.2.2 基于ESO的分散自適應模糊控制器設(shè)計及穩(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)策略的自適應反演快速終端模糊滑�？刂� 77
4.4.1 生物啟發(fā)模型簡介 77
4.4.2 自適應反演快速終端模糊滑�？刂破髟O(shè)計 78
4.4.3 仿真與分析 81
4.5 可重構(gòu)機械臂自適應迭代學習控制 84
4.5.1 自適應迭代學習控制器設(shè)計 85
4.5.2 仿真與分析 89
4.6 本章小結(jié) 91
參考文獻 92
第5章 可重構(gòu)機械臂分散主動容錯控制 96
5.1 引言 96
5.2 故障分類 97
5.3 基于迭代故障觀測器的可重構(gòu)機械臂執(zhí)行器故障主動容錯控制 99
5.3.1 迭代故障觀測器設(shè)計及其收斂性分析 99
5.3.2 主動容錯控制器設(shè)計 104
5.3.3 仿真與分析 106
5.4 多故障同發(fā)的可重構(gòu)機械臂主動容錯控制 109
5.4.1 執(zhí)行器和傳感器的故障檢測 109
5.4.2 基于多滑模觀測器的故障隔離 119
5.4.3 容錯控制器設(shè)計 128
5.4.4 基于自適應模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主動容錯控制 135
5.5 可重構(gòu)機械臂反演時延主動容錯控制 145
5.5.1 反演神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分散控制 146
5.5.2 反演時延主動容錯控制器設(shè)計 151
5.5.3 仿真與分析 153
5.6 本章小結(jié) 157
參考文獻 157
第6章 可重構(gòu)機械臂分散力/位置控制 158
6.1 引言 158
6.2 基于非線性關(guān)節(jié)力矩觀測器的可重構(gòu)機械臂雙閉環(huán)分散力/位置控制 158
6.2.1 問題描述 159
6.2.2 基于輔助變量的非線性關(guān)節(jié)力矩觀測器設(shè)計 159
6.2.3 雙閉環(huán)分散力控制器設(shè)計 162
6.2.4 仿真與分析 163
6.3 基于LMI的可重構(gòu)機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 167
6.3.2 仿真與分析 172
6.4 基于ACPGA的可重構(gòu)機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 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 185
第7章 基于軟測量的可重構(gòu)機械臂分散力/位置控制 186
7.1 引言 186
7.2 基于軟測量的可重構(gòu)機械臂分散力/位置混合控制 186
7.2.1 分散力/位置混合控制器設(shè)計及穩(wěn)定性分析 186
7.2.2 仿真與分析 191
7.3 基于軟測量的可重構(gòu)機械臂分散阻抗力/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 200
第8章 總結(jié)及展望 201
8.1 主要研究成果 201
8.2 未來的研究方向 202
參考文獻 204
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