發表於2024-11-22
機器人自動化:建模、仿真與控製 pdf epub mobi txt 電子書 下載
本書介紹瞭機器人的建模、仿真和控製方法,主要內容包括:綫性係統、機械係統、伺服電動機的建模,非綫性係統的計算機仿真,綫性係統及其穩定性和狀態控製器,綫性控製係統的能控性與能觀性,綫性化控製及非綫性係統的穩定性等。本書適閤作為自動控製相關專業的教材,也可以作為機器人方麵專業人士的參考書。
Luc Jaulin,機器人學教授,就職於ENSTA-Bretagne(ENSTA為法國高等科技學院,Bretagne為法國國立海軍工程學院,是ENSTA的一個組成部分,隸屬於法國國防部,位於法國西北部歐洲海洋科技的中心港口布雷斯特市),在Technopole Brest-Iroise旗下STICC實驗室從事水下機器人和航海機器人相關的研究工作。
Automation for Robotics
譯者序
前言
第1章建模
1��1綫性係統
1��2機械係統
1��3伺服電動機
1��4習題
1��5習題解答
第2章仿真
2��1嚮量場的概念
2��2圖形錶示
2��2��1模式
2��2��2鏇轉矩陣
2��2��3齊次坐標
2��3仿真
2��3��1歐拉法
2��3��2龍格庫塔法
2��3��3泰勒法
2��4習題
2��5習題解答
第3章綫性係統
3��1穩定性
3��2拉普拉斯變換
3��2��1拉普拉斯變量
3��2��2傳遞函數
3��2��3拉普拉斯變換
3��2��4輸入輸齣關係
3��3狀態方程與傳遞函數的關係
3��4習題
3��5習題解答
第4章綫性控製
4��1能控性和能觀性
4��2狀態反饋控製
4��3輸齣反饋控製
4��4小結
4��5習題
4��6習題解答
第5章綫性化控製
5��1綫性化
5��1��1函數的綫性化
5��1��2動態係統的綫性化
5��1��3工作點附近的綫性化
5��2非綫性係統的穩定性
5��3習題
5��4習題解答
術語錶
參考文獻
前言AutomationforRoboticsⅠ��1狀態錶達式與我們緊密相關的生物、經濟和機械係統通常都可以用如下微分方程來描述:
x·(t)=f(x(t)+u(t))y(t)=g(x(t)+u(t))假設該係統的時間t是連續的[JAU05],u(t)是係統的輸入(或控製)嚮量,y(t)是以一定精度檢測齣的係統輸齣嚮量。嚮量x(t)稱為係統的狀態,它錶示係統的記憶,或者說當係統輸入為u(t)時預測係統結果所需的信息。方程組中的第一個方程稱為演化方程,該方程是一個微分方程,它給齣瞭t時刻的狀態嚮量x(t)的當前值和施加的控製嚮量u(t)。第二個方程稱為觀測方程,它用來計算t時刻在已知狀態和控製時的輸齣嚮量y(t)。注意,觀測方程不同於演化方程,由於它不包含導數項,因此它不是微分方程。這兩個方程構成瞭係統的狀態錶達式。
有時我們用離散時間k來描述上麵的狀態方程,這裏k∈Z,Z是整數集,例如計算機就是一個離散時間係統,它的離散時間k與微處理器的時鍾同步。離散時間係統通常用下述遞歸方程描述:
x(k+1)=f(x(k)+u(k))y(k)=g(x(k)+u(k))本書的第一個目的是通過多做習題來瞭解狀態錶達的概念。為此,我們在第1章安排瞭各種各樣的習題來揭示如何得到狀態錶達式,第2章對這些已知係統的狀態錶達式進行計算機仿真。
本書的第二個目的是提齣由狀態方程描述的係統的控製方法。換句話說,我們試圖構建自動機械係統(人除瞭給齣命令或設定點外,並不包含在係統中),控製器能夠使係統按人的意願進行控製(按人的需要對係統的行為進行改變)。為此,控製器將根據輸齣y(t)(或多或少有噪聲)和設定點w(t)計算係統的輸入u(t)(見圖Ⅰ��1)。
圖Ⅰ��1閉環控製係統概念圖從用戶的角度來看,具有輸入w(t)和輸齣y(t)的閉環係統將産生閤適的行為,這樣就可以說我們控製瞭該係統。為瞭實現這個控製目標,首先來看看綫性係統,也就是說,函數f和g假定是綫性的。因此在連續時間的情況下,係統的狀態方程可寫成如下形式:
x·(t)=Ax(t)+Bu(t)y(t)=Cx(t)+Du(t)在離散時間情況下,它可寫為x(k+1)=Ax(k)+Bu(k)y(k)=Cx(k)+Du(k)矩陣A、B、C、D分彆稱為演化、控製、觀測和直接矩陣。係統的詳細分析將在第3章進行,第4章將介紹如何使這些係統穩定,最後在第5章將像綫性係統分析一樣介紹工作點附近的非綫性係統行為。對於那些工作點附近的非綫性係統,可以采用與綫性係統相同的方法進行穩定性的分析。
與本書有關的許多MATLAB程序可從以下網址得到:
http://www�眅nsta�瞓retagne�眆r/jaulin/isteauto�県tmlⅠ��2習題習題Ⅰ��1——水下機器人法國國立布列塔尼高等先進技術學校(SNSAT)的水下機器人Saucisse控製係統[JAU09]的照片如圖Ⅰ��2所示。該係統包含1颱計算機、3個螺鏇槳、1颱攝像機、1個羅盤和1颱聲呐裝置。什麼是該係統對應的輸入嚮量u、輸齣嚮量y、狀態嚮量x和設定點w?計算機位於控製迴路的什麼位置?圖Ⅰ��2水下機器人的控製習題Ⅰ��2——帆船機器人圖Ⅰ��3是法國海洋開發研究所(FRIES)和SNSAT的帆船機器人Vaimos控製係統[JAU12a,JAU12b]。該係統能夠自主跟蹤航綫,它有1颱安裝在桅杆頂部的風速儀、1個羅盤和1颱全球定位係統(GPS)。請給齣該係統對應的輸入嚮量u、輸齣嚮量y、狀態嚮量x和設定點w。
圖Ⅰ��3Vaimos依據風帆逆風行駛路綫形成的麯摺多變的航跡Ⅰ��3習題解答習題Ⅰ��1的解答輸入嚮量u∈R3為3個螺鏇槳的給定電壓,輸齣嚮量y(t)包括羅盤、聲呐數據和攝像機獲取的圖像,狀態嚮量x對應機器人的位置、方嚮和速度,設定點w由操作者選定。例如,如果我們要進行航綫控製,那麼設定點w就是機器人的期望速度和路徑。控製器是由計算機執行的程序。
習題Ⅰ��2的解答輸入嚮量u∈R2為帆船的長度δmaxv和船舵的角度δg,輸齣嚮量y∈R4包含GPS的數據m、超聲風速儀(桅杆上的風速儀)ψ和羅盤θ,設定點w對應要跟蹤的航綫段ab。圖Ⅰ��4顯示瞭該控製迴路。操作者(未齣現在圖中)以機器人跟蹤期望路徑的方式分段跟蹤航綫序列(這裏由12條綫段形成一個方形路綫,然後返迴港口)。
圖Ⅰ��4帆船機器人的控製迴路
書很好,很厚,耐心看完,長知識
評分聽說不錯,開始學習啦啦
評分這本比較通俗,希望能有內容可以藉鑒
評分書腳摺瞭,不過內容更重要。
評分到貨好快,看瞭之後再評。
評分寫的不錯~還在學習~值得看看~
評分循序漸進 非常好的一本書 值得慢慢閱讀
評分到貨好快,看瞭之後再評。
評分超級好,書很棒,看瞭收獲不少。
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