前言

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最新研究成果，并使广大研究人员和工程技术人员能够了解、掌握和应用这一领域的最新技术，学会用MATLAB语言进行各种机器人控制算法的分析和设计，作者编写了这本书，以抛砖引玉，供广大读者学习参考。

本书是作者在总结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，其特点是： 

（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） 着重从应用领域角度出发，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其结果分析，为读者提供了有益的借鉴。

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

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

本书主要以机械手为被控对象，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、倒立摆和四旋翼飞行器为被控对象来辅助说明。

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。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13章，其中第1~第2章以单入单出的电机为被控对象，其中第1章介绍了控制系统输出受限的设计方法，第2章介绍了控制系统输入受限的设计方法，第3章介绍了基于轨迹规划的双关节机械手控制的设计方法，第4章介绍了机械手模糊自适应反演控制的设计方法，第5章介绍了基于迭代学习算法的机械手控制方法，第6章介绍了柔性机械手反演及动态面控制的设计方法，第7章介绍了柔性机械臂分布式参数建模和边界控制设计方法，第8章介绍了基于反演控制和迭代学习理论的移动机器人轨迹跟踪控制方法，第9章和第10章介绍了基于双闭环控制系统的设计方法，其中第9章介绍了移动机器人双环轨迹跟踪控制方法，第10章介绍了四旋翼飞行器轨迹控制方法，第11章和第12章分别介绍了基于线性矩阵不等式的控制系统设计方法和倒立摆TS模糊控制方法，第13章介绍了执行器容错控制方法。

书中介绍的控制方法有些选自于高水平国际杂志和著作中的经典控制方法，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较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。

本书是基于当前的MATLAB环境本书采用的MATLAB为英文版，故书中仿真图为英文。下开发的，各个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。

由于作者水平有限，书中难免存在一些不足和错误之处，真诚欢迎广大读者批评指正。若读者有指正或需与作者商讨，或对控制算法及仿真程序有疑问，可通过电子邮件ljk@buaa.edu.cn与作者联系。相信通过与广大同行的交流，作者会得到许多新的有益的建议，从而将本书写得更好。

刘金琨

2017年7月于北京航空航天大学