机器人控制系统的设计与MATLAB仿真 基本设计方法(第2版)

有关机器人控制理论及其工程应用，近年来已有大量的论文发表。作者多年来一直从事控制理论及应用方面的教学和研究工作，为了促进机器人控制和自动化技术的进步，反映机器人控制设计与应用中的研究成果，并使广大研究人员和工程技术人员能了解、掌握和应用这一领域的技术，学会用MATLAB语言进行各种机器人控制算法的分析和设计，作者编写了本书，以抛砖引玉，供广大读者学习参考。

本书是在总结作者多年研究成果的基础上，进一步理论化、系统化、规范化、实用化而成的，特点如下： 

(1) 控制算法取材新颖，内容先进，重点置于学科交叉部分的前沿研究和介绍一些有潜力的新思想、新方法和新技术，取材着重于基本概念、基本理论和基本方法。

(2) 针对每种控制算法给出了完整的MATLAB仿真程序，并给出了程序的说明和仿真结果，具有很强的可读性。

(3) 着重从应用角度出发，突出理论联系实际，面向广大工程技术人员，具有很强的工程性和实用性。书中有大量应用实例及结果分析，为读者提供了有益的借鉴。

(4) 所给出的各种控制算法完整，结构设计力求简单明了，便于自学和进一步开发。

(5) 所介绍的方法不局限于机械手的控制，同时也适合解决运动控制领域其他背景的控制问题。

本书主要以机器人力臂为被控对象，此外，为了介绍一些新的运动控制方法，本书还以机械系统、电机、倒立摆为被控对象辅助说明。

本书是在原有《机器人控制系统的设计与MATLAB仿真》基础上撰写而成的，并增加、修改和删除了部分内容。全书

共包括16章内容。第1章为绪论，介绍机器人的几种控制方法及模型特性； 第2章介绍机械手PD控制的几种基本设计方法，通过仿真和分析进行了说明； 第3章介绍机械手神经网络自适应控制的几种设计方法； 第4章介绍基于LMI的模糊鲁棒控制方法和几种机械手模糊自适应控制器的设计方法； 第5章介绍机械手迭代学习控制

设计方法； 第6章介绍机械手反演控制的设计方法； 第7章介绍机械手滑模控制基本设计方法； 第8章介绍机械手自适应鲁棒控制方法，包括鲁棒控制器和自适应控制器的设计； 第9章介绍机械手末端轨迹及力控制设计方法； 第10章介绍重复控制的基本原理及设计方法； 第11章介绍机械手容错控制器的设计和分析方法； 第12章介绍基于事件驱动的机械手反演控制设计方法； 第13章介绍在

带有

输入延迟的输入受限控制下的机械手控制器设计和分析方法； 第14章介绍基于随机量化的执行器量化控制器设计和分析方法； 第15章介绍基于控制方向未知的反演控制器设计和分析方法； 第16章介绍多智能体系统一致性控制的设计与分析。

本书介绍的控制方法有些选自高水平国际期刊中的经典控制方法，并对其中的一些算法进行了修正或补充。通过对一些典型控制器设计方法进行详细的理论分析和仿真分析，使一些深奥的控制理论易于掌握，为读者的深入研究打下基础。

本书是基于英文版MATLAB环境下开发(书中仿真图的图字均为英文)。书中各章节的内容具有很强的独立性，读者可以结合自己的方向深入地进行研究。

作者在研究过程中，东北大学徐心和教授和薛定宇教授在机器人控制及仿真等方面给予作者很多的指点，北京航空航天大学尔联洁教授在控制理论方面

给予作者多年的指导，在此深表感谢。

由于作者水平有限，书中难免存在一些不足之处，真诚欢迎广大读者批评指正。

刘金琨2022年4月于北京航空航天大学

仿真程序使用说明

(1) 所有仿真算法程序按章归类，程序名与书中一一对应。

(2) 将下载的仿真程序复制到硬盘中MATLAB运行的路径中，便可仿真运行。

(3) 本书算法程序在当前MATLAB版本下运行成功，并适用于其他更高级版本。

(4) 程序下载： 到清华大学出版社网站（www.tup.tsinghua.edu.cn）本书页面下载。

本书系统地介绍了机械手控制的几种先进设计方法,是作者多年来从事机器人控制系统教学和科研 工作的结晶,同时融入了国内外同行近年来所取得的**成果。 本书主要以机械手的控制为论述对象,共包括16章内容,分别介绍PID 控制、神经网络自适应控制、 模糊自适应控制、迭代学习控制、反演控制、滑模控制、自适应鲁棒控制、末端轨迹及力的连续切换滑模控 制、重复控制的基本原理及设计、机械手容错控制、基于事件驱动的机械手反演控制、基于输入延迟的机械 手控制、基于执行器量化的控制、基于控制方向未知的控制和多智能体系统一致性控制的设计与分析。每 种方法都给出了算法推导、实例分析和相应的MATLAB仿真设计程序。 本书各部分内容既相互联系又相互独立,读者可根据自己的需要选择学习。本书适合从事生产过程 自动化、计算机应用、机械电子和电气自动化领域工作的工程技术人员阅读,也可作为高等院校工业自动 化、自动控制、机械电子、自动化仪表、计算机应用等专业的教学参考书。