近年來(lái)，人工智能領(lǐng)域的迅猛發(fā)展推動(dòng)了柔性多體系統(tǒng)的前沿探索，尤以靈巧手、仿生機(jī)器人為代表的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化、航空航天制造等領(lǐng)域的工程價(jià)值日益凸顯。此類系統(tǒng)作為典型的欠驅(qū)動(dòng)多體動(dòng)力學(xué)對(duì)象，其高精度動(dòng)力學(xué)建模與控制理論構(gòu)建已成為機(jī)械工程、控制科學(xué)與工程等學(xué)科的前沿難題。
羅伯特·賽弗里德（Robert Seifried）教授撰寫(xiě)的Dynamics of Underactuated Multibody Systems：Modeling, Control and Optimal Design，系統(tǒng)構(gòu)建了非線性欠驅(qū)動(dòng)多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與控制理論體系。全書(shū)以欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性為研究核心，完整涵蓋動(dòng)力學(xué)建模理論、先進(jìn)控制算法設(shè)計(jì)及最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等技術(shù)鏈條，尤其在拉格朗日動(dòng)力學(xué)建模方法的工程化應(yīng)用、欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軌跡跟蹤控制的魯棒性優(yōu)化等方面形成了獨(dú)創(chuàng)性理論框架。
本書(shū)兼具學(xué)術(shù)深度與工程實(shí)用性，既可為從事機(jī)器人動(dòng)力學(xué)控制的科研人員提供系統(tǒng)的理論參考，亦能作為高等院校機(jī)械工程、控制理論與工程等專業(yè)師生的教學(xué)輔助用書(shū)，對(duì)推動(dòng)欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制理論的工程化應(yīng)用具有重要意義。
值此譯著付梓之際，謹(jǐn)向上海航天控制技術(shù)研究所的黃靜、孫杰、孫祿君、田路路等同仁在專業(yè)審校與技術(shù)支持方面所付出的努力致以誠(chéng)摯謝意。限于譯者學(xué)術(shù)水平與翻譯經(jīng)驗(yàn)，譯文中可能存在概念表述偏差及行文疏漏之處，懇請(qǐng)學(xué)界同仁與讀者不吝指正。
第1章引言1
第2章多體系統(tǒng)10
2.1剛性多體系統(tǒng)11
2.1.1多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)14
2.1.2多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)17
2.1.3非線性狀態(tài)方程20
2.1.4雅可比線性化23
2.1.5具有運(yùn)動(dòng)鏈環(huán)的多體系統(tǒng)25
2.2柔性多體系統(tǒng)30
2.2.1連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)31
2.2.2柔性體運(yùn)動(dòng)學(xué)36
2.2.3柔性體動(dòng)力學(xué)42
2.2.4柔性體系統(tǒng)48
2.2.5具有運(yùn)動(dòng)鏈環(huán)的柔性多體系統(tǒng)51
2.3使用NeweulM2進(jìn)行建模54
2.3.1剛性機(jī)械臂55
2.3.2柔性機(jī)械臂57
參考文獻(xiàn)59
第3章非線性系統(tǒng)的反饋線性化與模型逆64
3.1單輸入單輸出系統(tǒng)分析67
3.1.1微分幾何的一些基本概念68
3.1.2相對(duì)度與輸入輸出規(guī)范型70
3.1.3全狀態(tài)線性化78
3.1.4輸入輸出線性化81
3.2基于逆模型前饋控制的輸出軌跡跟蹤88
3.2.1經(jīng)典模型逆90
3.2.2穩(wěn)定模型逆94
3.2.3帶有額外設(shè)計(jì)參數(shù)的穩(wěn)定模型逆99
3.2.4漸近輸出軌跡跟蹤101
3.3多輸入多輸出系統(tǒng)104
3.3.1向量相對(duì)度與輸入輸出規(guī)范型104
3.3.2全狀態(tài)線性化109
3.3.3輸入輸出線性化和解耦111
3.3.4模型逆114
3.3.5動(dòng)態(tài)擴(kuò)展115
3.3.6關(guān)于微分平坦系統(tǒng)的注記118
3.4非線性非完整機(jī)電系統(tǒng)的控制119
參考文獻(xiàn)125
第4章多體系統(tǒng)的軌跡跟蹤132
4.1全驅(qū)動(dòng)多體系統(tǒng)133
4.1.1關(guān)節(jié)空間中的逆動(dòng)力學(xué)134
4.1.2任務(wù)空間中的逆動(dòng)力學(xué)137
4.2欠驅(qū)動(dòng)多體系統(tǒng)139
4.2.1欠驅(qū)動(dòng)多體系統(tǒng)分析140
4.2.2具有向量相對(duì)度r=2,…,2的系統(tǒng)144
4.2.3具有同位輸出的系統(tǒng)149
4.2.4非同位輸出的系統(tǒng)155
4.2.5具有線性組合輸出的系統(tǒng)161
4.2.6具有一般輸出的系統(tǒng)168
4.2.7含被動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂172
4.3運(yùn)動(dòng)學(xué)冗余和欠驅(qū)動(dòng)多體系統(tǒng)178
4.3.1穩(wěn)定和因果倒置179
4.3.2具有被動(dòng)關(guān)節(jié)和運(yùn)動(dòng)冗余的機(jī)械臂183
參考文獻(xiàn)188
第5章使用伺服約束的模型逆194
5.1伺服約束問(wèn)題分析195
5.2投影方法198
5.2.1一般結(jié)構(gòu)198
5.2.2推廣至3階伺服約束問(wèn)題199
5.2.3非最小相位系統(tǒng)202
5.3含被動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂204
5.3.1最小相位設(shè)計(jì)205
5.3.2非最小相位設(shè)計(jì)207
參考文獻(xiàn)209
第6章柔性多體系統(tǒng)軌跡跟蹤211
6.1準(zhǔn)靜態(tài)變形補(bǔ)償213
6.2具有同位輸出的柔性多體系統(tǒng)216
6.2.1輸入輸出規(guī)范型216
6.2.2反饋線性化與前饋控制218
6.3具有線性組合輸出的柔性多體系統(tǒng)220
6.3.1輸入輸出規(guī)范型和前饋控制220
6.3.2使用幾何考慮的系統(tǒng)輸出選擇223
6.4串聯(lián)柔性機(jī)械臂226
6.4.1前饋控制設(shè)計(jì)比較227
6.4.2逆模型精度231
6.5并聯(lián)柔性機(jī)床233
參考文獻(xiàn)237
第7章最優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)241
7.1零動(dòng)態(tài)分析242
7.1.1帶有被動(dòng)關(guān)節(jié)的多體系統(tǒng)242
7.1.2柔性多體系統(tǒng)244
7.2使用粒子群算法的優(yōu)化246
7.3系統(tǒng)輸出設(shè)計(jì)247
7.3.1優(yōu)化準(zhǔn)則248
7.3.2串聯(lián)柔性機(jī)械臂的輸出設(shè)計(jì)250
7.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化251
7.4.1設(shè)計(jì)參數(shù)化251
7.4.2優(yōu)化準(zhǔn)則254
7.4.3含被動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂設(shè)計(jì)257
7.5柔性多體系統(tǒng)的聯(lián)合輸出與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)266
7.5.1優(yōu)化流程267
7.5.2串聯(lián)柔性機(jī)械臂設(shè)計(jì)269
參考文獻(xiàn)274
第8章結(jié)束語(yǔ)277
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