Geometric Control of Mechanical Systems: Modeling, Analysis, and Design for Simple Mechanical Control Systems

تاکید اولیه این کتاب بر مدل سازی، تحلیل و کنترل سیستم های مکانیکی است. روش‌ها و نتایج ارائه‌شده را می‌توان در کلاس بزرگی از سیستم‌های کنترل مکانیکی، از جمله برنامه‌های کاربردی در رباتیک، کنترل خودروهای خودمختار، و سیستم‌های چند بدنه به کار برد. این کتاب از این نظر منحصر به فرد است که یک درمان یکپارچه و نه فراگیر از نظریه کنترل برای سیستم های مکانیکی ارائه می دهد. ویژگی متمایز ارائه، تکیه آن بر تکنیک‌های هندسه دیفرانسیل و ریمانی است.

این کتاب شامل مثال‌ها و تمرین‌های گسترده است و برای تعداد فزاینده‌ای از دروس در این زمینه مناسب خواهد بود. با پیش‌زمینه ریاضی دقیق آغاز می‌شود و از طریق رویکردهای نوآورانه برای مدل‌سازی فیزیکی، تحلیل و تکنیک‌های طراحی ادامه می‌یابد. مثال‌های متعدد روش‌ها و نتایج پیشنهادی را نشان می‌دهند، در حالی که تمرین‌های متعدد دانش پایه را آزمایش می‌کنند و موضوعاتی را معرفی می‌کنند که در متن اصلی به آن پرداخته نشده است.

مخاطبان این کتاب از دو گروه تشکیل شده‌اند. گروه اول متشکل از دانشجویان فارغ التحصیل در رشته های مهندسی یا علوم ریاضی است که مایل به یادگیری مبانی مکانیک هندسی، تئوری کنترل غیرخطی و تئوری کنترل برای سیستم های مکانیکی هستند. خوانندگان قادر خواهند بود بلافاصله کاوش ادبیات تحقیق در مورد این موضوعات را آغاز کنند. گروه دوم را محققان مکانیک و نظریه کنترل تشکیل می دهند. نظریه پردازان کنترل غیرخطی پیوندهای صریحی بین مفاهیم مکانیک هندسی و نظریه کنترل غیرخطی پیدا خواهند کرد. محققان مکانیک مروری بر موضوعاتی در نظریه کنترل خواهند داشت که با مکانیک مرتبط هستند.

The primary emphasis of this book is the modeling, analysis, and control of mechanical systems. The methods and results presented can be applied to a large class of mechanical control systems, including applications in robotics, autonomous vehicle control, and multi-body systems. The book is unique in that it presents a unified, rather than an inclusive, treatment of control theory for mechanical systems. A distinctive feature of the presentation is its reliance on techniques from differential and Riemannian geometry.

The book contains extensive examples and exercises, and will be suitable for a growing number of courses in this area. It begins with the detailed mathematical background, proceeding through innovative approaches to physical modeling, analysis, and design techniques. Numerous examples illustrate the proposed methods and results, while the many exercises test basic knowledge and introduce topics not covered in the main body of the text.

The audience of this book consists of two groups. The first group is comprised of graduate students in engineering or mathematical sciences who wish to learn the basics of geometric mechanics, nonlinear control theory, and control theory for mechanical systems. Readers will be able to immediately begin exploring the research literature on these subjects. The second group consists of researchers in mechanics and control theory. Nonlinear control theoreticians will find explicit links between concepts in geometric mechanics and nonlinear control theory. Researchers in mechanics will find an overview of topics in control theory that have relevance to mechanics.