Dynamics of Underactuated Multibody Systems: Modeling, Control and Optimal Design

سیستم‌های چند بدنه بدون عملکرد، سیستم‌های مکاترونیک جالبی هستند، زیرا ورودی‌های کنترلی کمتری نسبت به درجات آزادی دارند. برخی از نمونه‌ها ربات‌های انعطاف‌پذیر سبک وزن و دستکاری‌کننده‌های مفصلی با مفاصل غیرفعال هستند. این کتاب چنین سیستم‌های چند بدنه ضعیف را از دیدگاهی یکپارچه بررسی می‌کند. این شامل تمام مراحل اصلی از مدل‌سازی سیستم‌های چند بدنه صلب و انعطاف‌پذیر، از طریق تئوری کنترل غیرخطی، تا طراحی بهینه سیستم است. نظریه ها و تکنیک های اساسی از این زمینه های مختلف با استفاده از یک رویکرد مستقل و یکپارچه و سیستم نمادگذاری ارائه شده است. متعاقباً، این کتاب بر کاربردهای سیستم‌های چند بدنه بزرگ با درجات آزادی چندگانه، که نیاز به ترکیبی از رویه‌های نمادین و عددی دارد، تمرکز دارد. در نهایت، یک روش طراحی یکپارچه و مبتنی بر بهینه‌سازی پیشنهاد شده است که به موجب آن هر دو طراحی ساختاری و کنترلی به طور همزمان در نظر گرفته می‌شوند. هر فصل با مثال های مصور تکمیل می شود.

Underactuated multibody systems are intriguing mechatronic systems, as they posses fewer control inputs than degrees of freedom. Some examples are modern light-weight flexible robots and articulated manipulators with passive joints. This book investigates such underactuated multibody systems from an integrated perspective. This includes all major steps from the modeling of rigid and flexible multibody systems, through nonlinear control theory, to optimal system design. The underlying theories and techniques from these different fields are presented using a self-contained and unified approach and notation system. Subsequently, the book focuses on applications to large multibody systems with multiple degrees of freedom, which require a combination of symbolical and numerical procedures. Finally, an integrated, optimization-based design procedure is proposed, whereby both structural and control design are considered concurrently. Each chapter is supplemented by illustrated examples.