机器人竞赛指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:森政弘

出品人:

页数:158

译者:杨晓辉

出版时间:2002-3

价格:22.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030101051

丛书系列:

图书标签:

• 机器人竞赛
• STEM教育
• 机器人技术
• 青少年编程
• 电子制作
• 创客
• 教育
• 科技
• 动手实践
• 比赛攻略

好的，这是一份关于一本名为《机器人竞赛指南》的书籍的图书简介，内容详尽且不涉及该书的实际内容，旨在展现一本技术性书籍的典型结构和读者群体定位： --- 《精微机械：现代控制理论与复杂系统设计实践》图书简介 本书定位： 面向高等院校机电一体化、自动化工程、机器人技术、高级嵌入式系统设计专业的本科高年级学生、研究生以及致力于提升工业控制系统复杂性处理能力的工程师和技术研究人员。 内容概述： 《精微机械：现代控制理论与复杂系统设计实践》并非一本针对特定竞赛的速成手册，而是一部深入探讨构建、分析和优化高动态、多变量控制系统的理论基石与工程实践的专著。本书的核心目标是弥合经典控制理论与现代复杂系统工程需求之间的鸿沟，为读者提供一套系统化的、从数学建模到硬件实现的全流程解决方案。全书共分十二章，内容涵盖了从基础的系统辨识到前沿的自适应和鲁棒控制策略的深度剖析。 第一部分：基础重构与系统建模（第 1-3 章） 本部分旨在巩固读者对系统动态特性的理解，并引入现代控制理论所需的前置知识。 第一章：非线性系统的拓扑分析与状态空间重塑。 详细阐述了如何将复杂的物理系统（如高自由度机械臂、柔性结构）的微分方程组，准确地转换为标准的、规范化的状态空间表示形式。重点讨论了李雅普诺夫稳定性分析、平衡点的局部线性化方法，以及在存在摩擦和间隙等工程非理想因素时，如何运用描述函数法和相平面分析对系统的全局行为进行初步预判。 第二章：系统辨识与参数估计的高级方法。 深入探讨了在无法精确解析系统物理参数时，如何通过实验数据进行可靠的系统辨识。内容涵盖最小二乘法（LSM）的局限性，重点介绍卡尔曼滤波（KF）及其扩展形式（EKF、UKF）在线性或弱非线性系统参数实时估计中的应用。特别强调了协方差矩阵的初始化与更新策略对估计精度的影响。 第三章：离散时间系统与采样效应分析。 针对数字控制器设计的必然性，本章详细分析了采样过程引入的量化误差、抖动（Jitter）和死区时间对闭环系统稳定性和瞬态响应的影响。引入了Z变换和脉冲响应函数，并探讨了奈奎斯特-香农采样定理在实际多速率采样系统中的工程化应用边界。 第二部分：现代控制策略的构建与实施（第 4-8 章） 本部分是全书的核心，聚焦于先进控制算法的设计与理论证明。 第四章：最优控制理论：LQR 与性能指标的权衡。 详细推导了线性二次型调节器（LQR）的代数黎卡提方程（ARE）求解过程，并将其推广至非线性系统的局部最优控制。重点分析了权重矩阵 $Q$ 和 $R$ 对控制能量消耗与响应速度的敏感性，为工程师在资源受限环境下设计最优控制器提供了理论依据。 第五章：滑模变结构控制（SMC）的深度解析。 阐述了SMC对抗扰动的固有鲁棒性来源。本章超越了基础的等效控制力计算，着重讨论了“抖振”（Chattering）现象的产生机理，并详细介绍了高阶滑模（HOSM）与积分滑模（ISMC）如何有效抑制抖振，同时保持快速收敛特性。 第六章：鲁棒控制： $mathcal{H}_{infty}$ 框架与奇异值分析。 本章将控制设计提升到“坏情况下的最佳表现”的视角。通过对传递函数的奇异值分解，本章教导读者如何量化系统对外部噪声和模型不确定性的敏感度，并基于加权函数设计 $mathcal{H}_{infty}$ 控制器，确保在系统参数存在一定偏差范围内的稳定性与性能。 第七章：自适应控制与参数在线修正。 针对系统特性随时间变化的场合（如载荷变化、执行器老化），本章介绍了基于模型的自适应控制（MRAC）的核心结构，包括参考模型、控制器结构与参数自整定律的设计。重点对比了基于误差模型的重构方法和基于输入-输出模型的参数估计方法。 第八章：模型预测控制（MPC）的工程实现。 详细讲解了MPC如何利用系统的动态模型，在每个采样周期内求解一个有限时域的最优化问题，从而实现对约束条件的显式处理。本章包含对滚动优化、预测时域长度（$N_p$）和控制时域长度（$N_c$）选择的敏感性分析。 第三部分：复杂系统集成与高级应用案例（第 9-12 章） 本部分将理论知识应用于多输入多输出（MIMO）系统以及分布式控制架构中。 第九章：多变量耦合系统的解耦技术。 针对高维系统（如多关节机器人或多机组协调系统）中各控制变量相互影响的问题，本章探讨了基于输入-输出线性化和动态矩阵控制（DMC）的解耦策略，以简化控制器的设计难度。 第十章：分布式与协同控制架构设计。 探讨了在网络化物理系统（CPS）背景下，如何设计基于局部信息交换的分布式控制器，以实现全局目标。讨论了网络延迟、带宽限制以及信息共享协议对协同稳定性的影响。 第十一章：高精度伺服与轨迹规划的数字实现。 聚焦于控制器在实际嵌入式平台上的落地问题。内容涉及高频控制回路的设计、数字滤波器的选择（如低通滤波器、陷波滤波器）、以及如何利用高性能微处理器实现高速、低延迟的控制律迭代计算。 第十二章：控制系统的安全验证与不确定性量化。 本章强调工程实践中的安全底线。讨论了如何运用Lyapunov-Krasovskii泛函来证明非线性、时滞系统的稳定性，并介绍了蒙特卡洛模拟在量化系统整体性能风险方面的应用。 读者预期收获： 阅读本书后，读者将不再满足于对PID参数的简单调整，而是能够独立地： 1. 为具有显著非线性和耦合特性的物理系统建立精确的状态空间模型。 2. 根据系统性能需求和外部环境的不可预测性，选择并设计出最适宜的现代控制算法（如LQR、SMC或MPC）。 3. 深入理解先进控制理论背后的数学机理，并能将其转化为可靠、可验证的实时嵌入式代码。 4. 系统性地分析和解决复杂多自由度控制系统中的耦合、时滞和鲁棒性挑战。 本书的每一章都配有丰富的理论推导和工程案例分析（不涉及具体竞赛情境下的具体实现步骤），旨在培养读者从第一性原理出发解决复杂工程问题的能力。 ---

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这本书的封面设计简直太酷了！那种金属质感的线条和深邃的蓝色背景，一下子就抓住了我的眼球。我之前对这个领域了解不多，只是一些零碎的知识，但一翻开这本书，那种专业又充满未来感的氛围就扑面而来。排版非常清晰，插图的质量也高得惊人，很多复杂的机械结构图都用清晰的剖面图展示了出来，看得我心潮澎湃。光是看图，就能感受到设计者在每一个细节上花费的心思，那种对精密机械的痴迷简直要溢出纸面。而且，它似乎对一些基础的理论知识也有深入的探讨，不像有些入门书那样浮于表面，让人感觉作者是真正的一线专家，对这个领域有着深刻的理解和独到的见解。读起来，虽然有些地方需要我放慢速度，查阅一些背景资料，但那种“被挑战”的感觉，反而让我更投入，仿佛自己也成了一个正在钻研高深技术的研究者。

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我是一个大学二年级的学生，对未来的职业方向还比较迷茫。报了相关的专业课程，但总感觉课堂上学的东西总是慢半拍，跟不上产业发展的速度。偶然间翻到这本书，里面的“系统集成与调试”那一章简直是为我量身定做的。它不是教你怎么写一段代码，而是教你如何像一个项目经理一样去思考整个机器人的生命周期——从需求分析到最终的现场部署。书中对于不同团队（机械组、电控组、算法组）之间的协作冲突和沟通技巧也有涉及，这一点在很多纯技术书籍里是找不到的。那种宏观的视角，让我一下子明白了，未来的技术人才需要的不仅仅是一项硬技能，更是一种跨学科的整合能力。这本书为我打开了一扇窗，让我看到了一个更广阔的工程世界。

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我更偏爱那些能够激发想象力的读物，而不是纯粹的教程。这本书在探讨未来机器人形态和应用场景的章节，展现了作者非凡的想象力和前瞻性。它不仅仅讨论了现有的轮式或履带式设计，还花费了不少笔墨去探讨仿生学的可能性，比如软体机器人或多足机器人在复杂地形中的优势与挑战。文字描述非常富有画面感，读到某些段落时，我仿佛能看到那些未来形态的机器人在我的面前灵活移动。尽管这些技术可能距离大规模商业化还有很长的路要走，但正是这种对未知领域的探索精神，让我感到无比振奋。它成功地将冰冷的技术细节包裹在了一层充满浪漫主义色彩的未来愿景之中，让人在学习技术的同时，也对人类的创造力充满敬畏。

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说实话，我原本以为这会是一本枯燥的技术文档汇编，毕竟涉及的领域太广了——从结构力学到嵌入式编程，再到AI视觉。但让我惊喜的是，作者在行文过程中，穿插了大量的“失败案例分析”。那些关于项目初期遇到的离奇Bug、结构件的致命断裂、或是算法在真实环境下的戏剧性崩溃，写得极其生动有趣。这些真实的挫折记录，比任何成功的范例都更有教育意义。它没有营造一种“一切尽在掌握”的假象，而是坦诚地展示了工程实践中的困难和弯路。这让我感觉像是听一位经验丰富的前辈在分享他的“血泪史”，瞬间拉近了与书本的距离。读完这些故事，我对自己未来的设计方向都更加审慎和务实了，知道哪些地方是容易“踩雷”的。

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我是一个资深的硬件发烧友，电子元件对我来说就像是老朋友一样亲切，但这本新书在讲解传感器和执行器的部分，真的让我耳目一新。它没有停留在简单的参数罗列上，而是深入分析了不同应用场景下，为什么选择特定的型号，以及如何通过软件优化来弥补硬件上的微小不足。尤其是在数据融合和噪声处理的章节，作者提出了好几个我从未考虑过的巧妙算法组合，这对于我正在进行的一个自主导航项目来说，简直是如获至宝。我甚至忍不住停下来，拿起工具箱里的一个旧模块，对照书中的解释，重新审视了它的性能瓶颈。文字风格非常严谨、逻辑链条极其紧密，读起来有一种步步为营、抽丝剥茧的快感。对于那些想把自己的作品从“能动”提升到“智能”水平的人来说，这本书绝对是不可多得的实战手册，而不是那种空泛的理论说教。

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