数控原理与控制系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

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出品人:

页数:173

译者:

出版时间:2006-7

价格:18.00元

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isbn号码:9787504557377

丛书系列:

图书标签:

• 数控技术
• 数控原理
• 控制系统
• CNC
• 数控编程
• 自动化
• 工业控制
• 机械工程
• 制造技术
• 电工技术

好的，这是一份关于《数控原理与控制系统》之外的其他书籍的详细简介，旨在不提及该书内容的前提下，提供一个丰富且深入的图书概述。 --- 书籍名称：《现代机器人动力学与控制：理论与实践》 内容提要： 本书聚焦于现代机器人系统的核心——动力学建模、运动规划与先进控制策略的综合研究。在当前工业自动化、智能制造以及服务型机器人飞速发展的背景下，对机器人系统的精确理解和有效控制已成为关键技术瓶颈。本书旨在为读者提供一个从基础理论到前沿应用的全面框架，尤其侧重于如何将复杂的数学模型转化为高效、可靠的实际控制系统。 第一部分：基础理论与建模 本部分系统地回顾了机器人学的基础知识，并深入探讨了多自由度机械臂和移动机器人的动力学建模方法。 第1章：机器人运动学回顾与坐标变换 首先复习了刚体运动学的基础，包括齐次变换、欧拉角与四元数在描述机器人位姿中的应用。重点分析了如何使用Denavit-Hartenberg（D-H）参数法建立机械臂的结构模型，并详细阐述了运动学逆解的求解策略，包括解析法与数值法的适用性分析。 第2章：牛顿-欧拉动力学建模 这是本书的核心建模部分。我们采用牛顿-欧拉迭代方法，详细推导了开链和闭链机器人系统的运动方程。该方法通过逐级迭代计算连杆的线加速度和角加速度，最终得到系统的惯性力、科里奥利力和重力项。书中特别关注了如何处理关节摩擦力矩的建模，并讨论了如何将这些非线性项纳入系统描述中。 第3章：拉格朗日动力学与广义坐标 作为对牛顿-欧拉方法的补充，本章引入了拉格朗日方程来建立机器人的动力学模型。重点讲解了如何定义系统的动能与势能，并推导出基于广义坐标的运动微分方程。对比分析了拉格朗日法与牛顿-欧拉法在模型复杂度和计算效率上的优劣，为后续的控制设计提供了不同视角的模型基础。 第4章：移动机器人动力学与约束 本章将焦点转向非完整约束系统——轮式移动机器人。详细分析了差速驱动、阿克曼转向等典型移动机器人的运动学约束，并推导了考虑地面摩擦和驱动器特性的非完整动力学模型。引入了约束优化方法在处理这些复杂系统中的应用前景。 第二部分：轨迹规划与逆动力学 精确的轨迹规划是机器人精确执行任务的前提。本部分着重于从时间和空间维度上设计最优路径和实现相应的力矩控制。 第5章：点对点轨迹生成 讨论了基础的点对点运动规划算法，包括多项式插值（如五次多项式）和S曲线（S-curve）速度规划。重点分析了如何通过优化轨迹的加速度和加加速度（Jerk）来平滑运动，减少对驱动系统的冲击，并确保末端执行器沿期望路径的平稳过渡。 第6章：路径规划与避障 本章涵盖了环境中静态和动态障碍物下的路径规划技术。从经典的A算法、RRT（快速搜索随机树）到基于采样的平滑化技术，详细比较了各种算法在实时性、完备性和最优性方面的表现。特别强调了在三维空间中对关节空间和工作空间约束的处理。 第7章：逆动力学与前馈控制 基于第二部分推导的动力学模型，本章讲解了逆动力学的应用，即如何根据期望的轨迹（位置、速度和加速度）计算出关节所需的精确力矩。随后，重点阐述了前馈控制器的设计，用以补偿模型中的非线性项（如重力、科里奥利力），从而提高跟踪精度。 第三部分：先进控制技术 本部分深入探讨了用于应对模型不确定性、外部扰动和高精度要求的现代控制方法。 第8章：基于模型的反馈控制 回顾了经典的PID控制原理，并在此基础上引入了更具鲁棒性的反馈线性化（Feedback Linearization）方法。详细介绍了输入-输出线性化和状态反馈线性化在简化机器人控制结构中的应用，并讨论了其对模型精确度的依赖性。 第9章：自适应与鲁棒控制 针对实际系统中模型参数（如负载质量、关节摩擦系数）的未知性或时变性，本章着重介绍了自适应控制策略。讨论了基于Lyapunov稳定性理论的参数估计与控制律更新机制。同时，深入分析了滑模控制（SMC）的原理，它如何通过高频切换控制律来有效抑制外部扰动和模型误差，实现对不确定系统的强鲁棒性控制。 第10章：基于模型的预测控制（MPC） MPC作为一种前瞻性控制方法，在本章得到详尽阐述。重点讲解了如何构建一个有限时间视野内的优化问题，利用系统的动力学模型来预测未来行为，并在每个时间步求解二次规划（QP）问题以确定最优控制输入。详细分析了MPC在处理系统约束（如关节力矩限制）和多变量耦合控制中的优势。 第11章：人机协作与阻抗控制 针对服务机器人和操作任务，本章探讨了机器人与环境的交互控制。详细介绍了阻抗控制（Impedance Control）的概念，即通过控制机器人的动态特性（质量、阻尼和刚度）来调节其与环境接触时的交互力。对比分析了基于力/位移混合控制的策略，为实现柔顺操作打下理论基础。 读者对象： 本书适合于机器人工程、机械工程、自动化、航空航天等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及从事机器人研发、系统集成和运动控制算法设计的工程师和研究人员。读者应具备扎实的线性代数、微分方程和控制理论基础。 ---

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