本书系统地介绍了以机械手为主的几种先进控制器的设计和分析方法，是作者多年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取得的最新成果。
本书在原有《机器人控制系统的设计与MATLAB仿真——先进设计方法》基础上撰写而成，并增加、修改和删除了部分内容。本书以电机、机械手、倒立摆、移动机器人和四旋翼飞行器为对象，共分14章，内容包括控制系统输出受限控制、控制系统输入受限控制、基于轨迹规划的机械手控制、机械手模糊自适应反演控制、机械手自适应迭代学习控制、柔性机械手控制、柔性机械臂分布式参数边界控制、移动机器人的轨迹跟踪控制、移动机器人双环轨迹跟踪控制、四旋翼飞行器轨迹控制、基于LMI的控制系统设计和基于LMI的倒立摆T-S模糊控制、执行器自适应容错控制和多智能体系统的一致性控制的设计与分析。每种控制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，读者可根据自身需要选择学习。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。

刘金琨，北京航空航天大学教授，博士生导师。分别于1989年7月、1994年3月和1997年3月获东北大学工学学士、工学硕士和工学博士学位。1997年3月-1998年12月在浙江大学工业控制技术研究所做博士后研究工作；1999年1月-1999年7月在香港科技大学从事合作研究；1999年11月至今在北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院从事教学与科研工作；主讲“智能控制”“先进控制系统设计”和“系统辨识”等课程；研究方向为控制理论与应用。自从从事研究工作以来，主持国家自然基金等科研项目10余项，发表学术论文100余篇。曾出版《先进PID控制MATLAB仿真》《机器人控制系统的设计与MATLAB仿真》《滑模变结构控制MATLAB仿真》《RBF神经网络自适应控制MATLAB仿真》《系统辨识》和《微分器设计与应用——信号滤波与求导》等著作。

第1章 控制系统输出受限控制
1.1 输出受限引理
1.2 位置输出受限控制
1.2.1 系统描述
1.2.2 控制器设计
1.2.3 仿真实例
1.3 位置及速度输出受限控制
1.3.1 多状态输出受限引理
1.3.2 系统描述
1.3.3 控制器设计与分析
1.3.4 仿真实例
1.4 按设定误差性能指标收敛控制
1.4.1 问题描述
1.4.2 跟踪误差性能函数设计
1.4.3 收敛性分析
1.4.4 仿真实例
参考文献
第2章 控制系统输入受限控制
2.1 基于双曲正切的控制输入受限控制
2.1.1 定理及分析
2.1.2 基于双曲正切的控制输入受限控制
2.1.3 仿真实例
2.2 负载未知下的控制输入受限控制
2.2.1 问题的提出
2.2.2 自适应控制律设计
2.2.3 闭环系统稳定性分析
2.2.4 仿真实例
2.3 带扰动的控制输入受限控制
2.3.1 系统描述
2.3.2 指数收敛干扰观测器设计
2.3.3 控制器的设计及分析
2.3.4 仿真实例
2.4 基于反演的非线性系统控制输入受限控制
2.4.1 系统描述
2.4.2 双曲正切光滑函数特点
2.4.3 控制输入受限方法
2.4.4 基于反演的控制算法设计
2.4.5 仿真实例
2.5 基于输出受限和输入受限的控制
2.5.1 系统描述
2.5.2 控制器设计
2.5.3 基于反演的控制算法设计
2.5.4 仿真实例
2.6 基于反演的控制输入及变化率受限控制
2.6.1 系统描述
2.6.2 控制输入受限方法
2.6.3 基于反演的控制算法设计
2.6.4 仿真实例
2.7 基于反演的控制输入及变化率受限轨迹跟踪控制
2.7.1 系统描述
2.7.2 控制输入受限方法
2.7.3 基于反演的控制算法设计
2.7.4 仿真实例
2.8 基于反演的控制输入及变化率受限鲁棒控制
2.8.1 系统描述
2.8.2 控制输入受限方法
2.8.3 基于反演的控制算法设计
2.9 基于Nussbaum函数的控制输入受限控制
2.9.1 系统描述
2.9.2 输入受限控制方法
2.9.3 基于反演的输入受限控制算法设计
2.9.4 仿真实例附录
参考文献
第3章 基于轨迹规划的机械手控制
3.1 差分进化算法
3.1.1 差分进化算法的提出
3.1.2 标准差分进化算法
3.1.3 差分进化算法的基本流程
……
第4章 机械手模糊自适应反演控制
第5章 机械手自适应迭代学习控制
第6章 柔性机械手控制
第7章 柔性机械臂分布式参数边界控制
第8章 移动机器人的轨迹跟踪控制
第9章 移动机器人双环轨迹跟踪控制
第10章 四旋翼飞行器轨迹控制
第11章 基于LMI的控制系统设计
第12章 基于LMI的倒立摆T-S模糊控制
第13章 执行器自适应容错控制
第14章 多智能体系统的一致性控制的设计与分析