运动建模与控制系统设计
作 者： 王斌锐 等编著
出版时间：2014
丛编项： 高等学校电子信息类专业系列教材
内容简介
《运动建模与控制系统设计》共10章，系统论述了运动起源——驱动器，实现基础——机构，分析基础——运动学和动力学建模，控制系统组成——运动感知、控制算法、控制器硬件和软件等方面的知识。主要内容有典型的仿生运动机构，坐标系变换、运动学、动力学建模，常用运动测量传感器及定位、避障，常规和智能驱动器，电动机电磁原理、伺服电动机模型及控制策略，运动控制系统建模，常用运动控制算法，运动控制器硬件和软件及操作系统、现场总线技术，柔顺运动控制以及运动控制系统设计案例等。本书为自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、测控技术和机械设计制造及其自动化等工科专业的本科生及研究生编著，也适合作为从事运动控制相关行业的工程技术人员的参考读物。
目录
第1章 绪论 1.1 运动的基本概念与分类 1.2 运动控制系统的组成和分类 1.3 运动控制系统的特点 1.4 小结 习题 第2章 运动机构分析 2.1 运动副 2.2 基座固定的运动 2.3 无基座的运动 2.3.1 轮式移动机构 2.3.2 履带式移动机构 2.3.3 混合越障式移动机构 2.3.4 腿式移动机构 2.3.5 地面爬行机构 2.3.6 爬壁机构 2.4 水下运动 2.5 空中运动 2.6 随动运动机构 2.7 传动机构 2.7.1 减速方式 2.7.2 滚珠丝杠 2.7.3 链条和皮带传动 2.7.4 多连杆机构 2.7.5 制动器 2.7.6 联轴器 2.7.7 齿轮传动 2.8 运动机构的串并联与开闭链 2.8.1 开闭链机构 2.8.2 串联机构 2.8.3 并联机构 2.9 人体的骨骼运动 2.10 运动机构的性能 2.11 仿生机构设计案例 2.11.1 4连杆仿生膝关节机构优化设计 2.11.2 气动肌肉仿生关节机构模型 2.11.3 关节机构优化设计仿真 2.12 量子运动 2.13 小结 习题 第3章 运动学和动力学建模 3.1 基本术语 3.1.1 完整系统和非完整系统 3.1.2 保守力和非保守力 3.1.3 广义坐标 3.1.4 刚体与柔性体 3.1.5 直角坐标系 3.1.6 圆柱坐标系 3.1.7 球坐标系 3.1.8 固定坐标系与移动坐标系 3.2 运动学建模 3.2.1 坐标变换 3.2.2 D-H参数 3.2.3 位置运动学分析 3.2.4 速度运动学分析 3.3 动力学建模 3.3.1 动力学建模方法 3.3.2 6自由度步行机器人的动力学建模 3.4 12自由度步行机器人案例 3.4.1 12自由度步行机器人的运动学 3.4.2 12自由度步行机器人的动力学 3.4.3 步行机器人拉格朗日法动力学 3.5 倒立摆案例 3.5.1 牛顿-欧拉法倒立摆动力学建模 3.5.2 拉格朗日方程法倒立摆动力学建模 3.5.3 拉格朗日函数法倒立摆动力学建模 3.6 小结 习题 第4章 运动测量传感器 4.1 测量系统的基本组成 4.2 常用的运动测量传感器 4.2.1 旋转变压器 4.2.2 光电传感器 4.2.3 脉冲编码器 4.2.4 光栅 4.2.5 感应同步器 4.2.6 磁尺 4.2.7 限位开关 4.2.8 电位计 4.3 运动的避障感知 4.3.1 红外传感器 4.3.2 超声波传感器 4.3.3 激光传感器 4.3.4 图像传感器 4.4 全局运动检测 4.4.1 GPS定位 4.4.2 陀螺仪 4.4.3 电子罗盘 4.5 高精密位移检测案例 4.6 小结 习题 第5章 致动方式与驱动器 第6章 伺服电动机模型及控制策略 第7章 运动控制算法设计与仿真 第8章 运动控制器的硬件和软件 第9章 柔性体建模与柔顺运动控制 第10章 案例分析 参考文献
