多機(jī)器人協(xié)同控制技術(shù)及應(yīng)用

第1章 多機(jī)器人協(xié)同控制的研究背景與現(xiàn)狀 001
1.1 背景與意義  001
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀  003
1.2.1 復(fù)合機(jī)器人開發(fā)研究現(xiàn)狀  003
1.2.2 多臺(tái)復(fù)合機(jī)器人協(xié)同控制研究現(xiàn)狀  007
1.2.3 速度測量受限  009
1.2.4 網(wǎng)絡(luò)通信受限  010
1.3 主要研究內(nèi)容  014
第2章 多機(jī)器人協(xié)同控制建模 017
2.1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程  017
2.1.1 系統(tǒng)定義  017
2.1.2 Lagrangian 系統(tǒng)的性質(zhì)  018
2.1.3 典型的Lagrangian 系統(tǒng)  019
2.2 通信網(wǎng)絡(luò)模型  022
2.2.1 圖論基礎(chǔ)  022
2.2.2 通信圖的相關(guān)矩陣  023
2.3 協(xié)調(diào)控制目標(biāo)  025
2.4 相關(guān)理論  026
第3章 考慮收斂時(shí)間意義下多機(jī)器人協(xié)同控制 029
3.1 考慮收斂時(shí)間意義下一致性問題描述  029
3.2 多機(jī)器人有限時(shí)間協(xié)同控制  030
3.2.1 問題描述  030
3.2.2 控制器設(shè)計(jì)  030
3.2.3 設(shè)計(jì)實(shí)例  039
3.3 多機(jī)器人固定時(shí)間分布式優(yōu)化控制  040
3.3.1 問題描述  040
3.3.2 控制器設(shè)計(jì)  042
3.3.3 設(shè)計(jì)實(shí)例  046
3.4 多機(jī)器人指定時(shí)間協(xié)同優(yōu)化控制  048
3.4.1 問題描述  048
3.4.2 控制器設(shè)計(jì)  050
3.4.3 設(shè)計(jì)實(shí)例  054
第4章 存在時(shí)間延遲情況下協(xié)同算法設(shè)計(jì) 057
4.1 引言  057
4.2 單自由度系統(tǒng)協(xié)同控制  058
4.3 多自由度Lagrangian 系統(tǒng)協(xié)同控制  061
4.3.1 PD 類控制器設(shè)計(jì)  061
4.3.2 P 類控制器設(shè)計(jì)  064
4.3.3 與其他方法的對(duì)比  066
4.3.4 二自由度機(jī)械臂數(shù)值仿真  067
4.4 通信時(shí)延網(wǎng)絡(luò)中有領(lǐng)航者的多Lagrangian系統(tǒng)一致性  071
4.4.1 問題描述  071
4.4.2 自適應(yīng)協(xié)同控制構(gòu)架設(shè)計(jì)  071
4.4.3 領(lǐng)航者為靜態(tài)時(shí)的協(xié)同算法  072
4.4.4 領(lǐng)航者為動(dòng)態(tài)時(shí)的協(xié)同算法  075
4.4.5 數(shù)值仿真  077
4.5 含自時(shí)延參數(shù)未知系統(tǒng)的協(xié)同控制  081
4.5.1 問題描述  081
4.5.2 含有自時(shí)延情況下的聚合控制  081
4.5.3 數(shù)值仿真  085
4.6 自時(shí)延和通信時(shí)延同時(shí)存在時(shí)Lagrangian 系統(tǒng)一致性  088
4.6.1 問題描述  088
4.6.2 自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)  089
4.6.3 數(shù)值仿真  094
本章小結(jié)  096
第5章 通信拓?fù)淝袚Q時(shí)協(xié)同控制算法 098
5.1 問題描述  098
5.2 混合拓?fù)淠Ｊ较碌目刂破髟O(shè)計(jì)  099
5.3 單一拓?fù)淠Ｊ较碌目刂破髟O(shè)計(jì)  101
5.4 仿真驗(yàn)證  103
5.5 實(shí)際控制案例  104
5.5.1 動(dòng)力學(xué)建模  105
5.5.2 編隊(duì)控制  109
5.5.3 無相對(duì)角速度測量的姿態(tài)一致性協(xié)同控制  110
5.5.4 含網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)延的分布式六自由度編隊(duì)控制  110
5.6 連通切換網(wǎng)絡(luò)中的一致性控制  114
5.6.1 參數(shù)已知Lagrangian 系統(tǒng)的一致性算法  115
5.6.2 參數(shù)不確定Lagrangian 系統(tǒng)的一致性算法  116
5.6.3 案例仿真  117
5.7 聯(lián)合連通網(wǎng)絡(luò)中多Lagrangian 系統(tǒng)的一致性  119
5.7.1 問題描述  119
5.7.2 無領(lǐng)航者的一致性  120
5.7.3 動(dòng)態(tài)跟蹤  123
本章小結(jié)  127
第6章 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中多機(jī)器人協(xié)同控制 129
6.1 引言  129
6.2 聯(lián)合連通恒定時(shí)延網(wǎng)絡(luò)中多Lagrangian系統(tǒng)協(xié)同控制  129
6.2.1 問題描述  129
6.2.2 主要結(jié)論  132
6.3 聯(lián)合連通時(shí)變時(shí)延網(wǎng)絡(luò)中多Lagrangian系統(tǒng)協(xié)同控制  135
6.3.1 相同時(shí)變時(shí)延  135
6.3.2 異質(zhì)時(shí)變時(shí)延  139
6.3.3 控制實(shí)例  144
6.4 速度觀測器設(shè)計(jì)  147
6.4.1 觀測器設(shè)計(jì)  148
6.4.2 收斂性分析  150
6.4.3 案例仿真  152
本章小結(jié)  154
第7章 多領(lǐng)航者條件下多機(jī)器人系統(tǒng)姿態(tài)協(xié)調(diào)控制 155
7.1 引言  155
7.2 靜態(tài)多領(lǐng)航者條件下多機(jī)器人系統(tǒng)姿態(tài)協(xié)調(diào)控制  155
7.2.1 問題描述  155
7.2.2 分布式控制器設(shè)計(jì)  156
7.2.3 數(shù)值仿真與分析  160
7.3 動(dòng)態(tài)多領(lǐng)航者條件下多機(jī)器人系統(tǒng)姿態(tài)協(xié)調(diào)控制  165
7.3.1 問題描述  165
7.3.2 分布式控制器設(shè)計(jì)  166
7.3.3 數(shù)值仿真與分析  171
本章小結(jié)  176
第8章 多機(jī)器人控制系統(tǒng)平臺(tái)搭建 177
8.1 基于ROS 的多機(jī)器人協(xié)作平臺(tái)一體化開發(fā)方案  177
8.2 復(fù)雜約束條件與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的一體化建模  179
8.3 分布式控制器設(shè)計(jì)與性能分析  180
參考文獻(xiàn)  182