在自然界和社会生活中，欠驱动机械系统是普遍存在的。欠驱动机械系统具有重量轻、成本低、能耗少等优点，同时还可以保证全驱动系统部分装置发生故障时的持续可靠运行。赖旭芝、佘锦华、吴敏所著的《欠驱动机械系统控制》介绍了作者在这一学科领域的一系列研究成果。本书在建立多种不同类型欠驱动机械系统动力学模型以及分析各类系统稳定特性和运动特性的基础上，研究了具有强力矩耦合特性的垂直多连杆系统的稳定控制方法、具有运动状态约束的平面欠驱动系统的位置控制策略、具有两个被动关节的多连杆欠驱动系统的稳定性和鲁棒性、等价输入干扰方法在欠驱动系统全局稳定性中的应用以及系统的运动规划与跟踪控制。

《欠驱动机械系统控制》结合作者赖旭芝、佘锦华、吴敏多年来的研究成果和工作体会，系统地阐述了欠驱动机械系统控制的理论基础与设计方法。主要内容包括：欠驱动机械系统控制的基础知识和基本概念，欠驱动机械系统的建模及特性分析，欠驱动系统Acrobot的稳定控制及鲁棒性分析，平面欠驱动系统Acrobot和Pendubot的稳定控制，欠驱动三连杆以及多连杆机械臂的稳定控制，欠驱动系统Acrobot的运动规划及跟踪控制。

《欠驱动机械系统控制》反映了近年来欠驱动机械系统控制领域的最新研究成果，可作为高等院校理工科高年级本科生和研究生，以及相关专业教师自学或参考用书，也可供自动控制、机器人及相关领域的广大科研工作者和工程技术人员参考。

编者的话

前言

符号说明

第1章 绪论

 1.1 欠驱动机械系统的研究意义

 1.2 欠驱动机械系统控制的研究现状

 1.3 本书内容

第2章 基础知识和基本概念

 2.1 非线性系统及其描述

 2.2 非线性自治系统的平衡点及其稳定性

 2.3 非线性自治系统的线性化及间接稳定性定理

 2.4 LaSalle不变原理

 2.5 线性系统能控性和能观性判据

 2.6 仿射非线性系统的反馈线性化

 2.7 正定矩阵及其性质

第3章 欠驱动机械系统的建模及特性分析

 3.1 典型欠驱动机械系统的动力学建模

3.1.1 轮摆系统

3.1.2 TORA系统

3.1.3 板球系统

3.1.4 欠驱动两连杆机械臂

3.1.5 欠驱动多连杆机械臂

 3.2 欠驱动机械系统的特性分析

第4章 欠驱动系统Acrobot的稳定控制及鲁棒性分析

 4.1 运动空间的划分

 4.2 Acrobot系统的线性近似化及平衡控制器设计

 4.3 基于能量和模糊控制的摇起控制器设计

4.3.1 系统控制器设计

4.3.2 数值仿真

 4.4 基于李雅普诺夫函数与模糊控制的摇起控制器设计

4.4.1 系统控制器设计

4.4.2 控制参数β的选择

4.4.3 控制参数γ的选择

4.4.4 数值仿真

 4.5 基于改进型李雅普诺夫函数的摇起控制器设计

4.5.1 系统控制器设计

4.5.2 控制参数的选择

4.5.3 数值仿真

 4.6 Acrobot系统的鲁棒控制

4.6.1 不确定性的来源与不确定模型

4.6.2 摇起区鲁棒控制器设计

4.6.3 平衡鲁棒控制器设计

4.6.4 数值仿真

第5章 平面欠驱动两连杆机械臂的稳定控制

 5.1 平面Acrobot系统的稳定控制

5.1.1 状态量约束关系的分析

5.1.2 运动特性分析

5.1.3 基于改进型粒子群算法的整数解n2的求解

5.1.4 系统控制器设计

5.1.5 数值仿真

 5.2 平面Pendubot系统的稳定控制

5.2.1 结构模型变换与特性分析

5.2.2 控制器设计

5.2.3 数值仿真

第6章 基于力矩耦合的欠驱动三连杆机械臂的稳定控制

 6.1 运动空间的划分

 6.2 摇起控制器设计

 6.3 奇异点规避

 6.4 平衡控制器设计

 6.5 数值仿真

第7章 基于降阶策略的多连杆欠驱动机械臂的稳定控制

 7.1 系统描述与运动空间划分

 7.2 分阶段的降阶控制策略

 7.3 第一阶段的降阶控制设计

 7.4 第二阶段的控制设计

7.4.1 摇起控制

7.4.2 平衡控制

 7.5 数值仿真

7.5.1 四连杆PAAA型欠驱动机械臂的仿真

7.5.2 四连杆AAPA型欠驱动机械臂的仿真

第8章 具有两个被动关节的三连杆欠驱动机械臂的稳定控制

 8.1 系统描述与运动空间的划分

 8.2 系统控制器设计

8.2.1 摇起控制器设计

8.2.2 平衡控制器设计

 8.3 数值仿真

第9章 基于等价输入干扰的欠驱动系统全局稳定控制

 9.1 欠驱动机械系统的分类

 9.2 二自由度欠驱动系统的坐标变换

 9.3 变换后系统的特性分析

9.3.1 能控能观性分析

9.3.2 系统的零点分析

 9.4 基于等价输入干扰的二自由度欠驱动系统稳定控制

9.4.1 等价输入干扰的定义及其存在性

9.4.2 等价输入干扰预估器设计

9.4.3 反馈控制器设计

9.4.4 状态观测器设计

9.4.5 稳定性分析

 9.5 基于等价输入干扰的多自由度欠驱动系统稳定控制

 9.6 数值仿真

9.6.1 T1型二自由度系统的仿真

9.6.2 T2型二自由度系统的仿真

9.6.3 T3型二自由度系统的仿真

9.6.4 多自由度系统的仿真

第10章 欠驱动系统Acrobot的运动规划与跟踪

 10.1 ACrobot系统的运动规划

10.1.1 下摆轨迹设计

10.1.2 摇起轨迹的设计

10.1.3 整体运动轨迹的设计

 10.2 跟踪控制器设计

10.2.1 误差方程

10.2.2 LQR优化设计法

10.2.3 极点配置设计法

 10.3 数值仿真

10.3.1 运动规划的数值仿真

10.3.2 跟踪控制的数值仿真

参考文献