目錄 第 1章　緒論 001 1.1　欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求 002 1.2　工程中的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng) 005 1.3　欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)特征 006 1.4　欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)控制問題的特征 007 1.5 非完整約束機(jī)械系統(tǒng)控制問題的特征 009 1.5.1 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 009 1.5.2 反饋鎮(zhèn)定和軌跡跟蹤控制 010 1.6 本章結(jié)束語(yǔ) 012 參考文獻(xiàn) 013 第 2章　欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的特殊非線性規(guī)范形 021 2.1 相關(guān)研究進(jìn)展回顧 022 2.2　一般欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型 023 2.3 非線性系統(tǒng)的特殊規(guī)范形 025 2.4 欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)的控制規(guī)范形 027 2.5 欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)控制規(guī)范形的變換方法 031 2.6　本章結(jié)束語(yǔ) 034 參考文獻(xiàn) 034 第3章　微分平坦欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制 037 3.1　相關(guān)研究進(jìn)展回顧 038 3.2　單輸入微分平坦系統(tǒng) 039 3.3　微分平坦欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 042 3.4　欠驅(qū)動(dòng)慣性輪擺的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制 044 3.4.1　慣性輪擺的微分平坦輸出 044 3.4.2　慣性輪擺的運(yùn)動(dòng)優(yōu)化和軌跡跟蹤控制 046 3.4.3　數(shù)值仿真 047 3.5　本章結(jié)束語(yǔ) 050 參考文獻(xiàn) 050 第4章　近似仿射嚴(yán)格反饋規(guī)范形欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)與控制 053 4.1　相關(guān)研究進(jìn)展回顧 054 4.2　單腿跳躍機(jī)器人的機(jī)構(gòu)模型 056 4.3　單腿跳躍機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程 057 4.3.1　支撐相的動(dòng)力學(xué)方程 057 4.3.2　飛行相的動(dòng)力學(xué)方程 059 4.4　連續(xù)跳躍運(yùn)動(dòng)的最小驅(qū)動(dòng)力矩最優(yōu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 061 4.4.1　支撐相最優(yōu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及其邊界條件 063 4.4.2　飛行相運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及其邊界條件 066 4.4.3　運(yùn)動(dòng)規(guī)劃數(shù)值仿真 067 4.5　機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì) 070 4.5.1　站立平衡控制器 071 4.5.2　連續(xù)跳躍運(yùn)動(dòng)控制器 073 4.6　本章結(jié)束語(yǔ) 078 附錄 078 A．單腿跳躍機(jī)器人系統(tǒng)的拉格朗日函數(shù) 078 B．單腿跳躍機(jī)器人支撐相的動(dòng)力學(xué)方程 079 C．單腿跳躍機(jī)器人飛行相的動(dòng)力學(xué)方程 080 D．命題4.1的證明 083 參考文獻(xiàn) 086 第5章　非仿射嚴(yán)格反饋規(guī)范形欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)與控制 089 5.1　相關(guān)研究進(jìn)展回顧 090 5.2　一類非仿射系統(tǒng)的飽和控制器 091 5.3　高階有限時(shí)間觀測(cè)器 094 5.4　基于有限時(shí)間觀測(cè)器的軌跡跟蹤有限時(shí)間控制器 098 5.5　仿真實(shí)例 101 5.5.1　Acrobot系統(tǒng) 103 5.5.2　慣性輪擺（IWP）系統(tǒng) 106 5.6　本章結(jié)束語(yǔ) 108 參考文獻(xiàn) 108 第6章　一階非完整約束欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的鏈?zhǔn)揭?guī)范形變換 111 6.1　相關(guān)研究進(jìn)展回顧 112 6.2　仿袋鼠跳躍機(jī)器人的飛行相動(dòng)力學(xué)模型 114 6.2.1　機(jī)器人機(jī)構(gòu)模型 114 6.2.2　飛行相動(dòng)力學(xué)模型 116 6.3　飛行相動(dòng)力學(xué)規(guī)范形 118 6.4　本章結(jié)束語(yǔ) 123 附錄 124 A．飛行相動(dòng)力學(xué)方程 124 B．偏微分方程dy2·D2=0的解的顯式表示 127 參考文獻(xiàn) 128 第7章　二階非完整約束欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的鏈?zhǔn)揭?guī)范形與控制 133 7.1　相關(guān)研究進(jìn)展回顧 134 7.2　研究對(duì)象與基本引理 135 7.3　基于有限時(shí)間控制的二階鏈?zhǔn)较到y(tǒng)原點(diǎn)的全局鎮(zhèn)定 136 7.4　數(shù)值仿真 144 7.4.1 氣墊船的動(dòng)力學(xué)模型及其規(guī)范形變換 144 7.4.2　數(shù)值仿真 145 7.5　本章結(jié)束語(yǔ) 147 參考文獻(xiàn) 147 第8章　非特殊規(guī)范形欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)與控制 151 8.1　相關(guān)研究進(jìn)展回顧 152 8.2　平面2R欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型 153 8.3　平面2R欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂系統(tǒng)的性質(zhì)分析 154 8.4　冪零近似模型 160 8.5　控制器設(shè)計(jì) 167 8.6　數(shù)值仿真 170 8.7　本章結(jié)束語(yǔ) 171 附錄 172 參考文獻(xiàn) 173 第9章　欠驅(qū)動(dòng)仿鳥撲翼飛行器的動(dòng)力學(xué)與控制 177 9.1　相關(guān)研究進(jìn)展回顧 178 9.2　欠驅(qū)動(dòng)仿鳥撲翼飛行器的動(dòng)力學(xué)建模 180 9.2.1　欠驅(qū)動(dòng)仿鳥撲翼飛行器的運(yùn)動(dòng)學(xué) 180 9.2.2　欠驅(qū)動(dòng)仿鳥撲翼飛行器的空氣動(dòng)力學(xué) 182 9.2.3　欠驅(qū)動(dòng)仿鳥撲翼飛行器的本體動(dòng)力學(xué) 187 9.3　欠驅(qū)動(dòng)仿鳥撲翼飛行器的控制 188 9.4　數(shù)值仿真和樣機(jī)試驗(yàn) 192 9.5　本章結(jié)束語(yǔ) 196 參考文獻(xiàn) 196 第 10章　變約束欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)和控制 201 10.1　相關(guān)研究進(jìn)展回顧 202 10.2　變約束欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的混雜動(dòng)力學(xué) 203 10.3 變約束欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制 208 10.4　平面單腿跳躍機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)和控制 213 10.4.1 平面單腿跳躍機(jī)器人的混雜動(dòng)力學(xué) 213 10.4.2　單腿跳躍機(jī)器人穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 216 10.4.3 單腿平面機(jī)器人的跳躍控制 219 10.5　本章結(jié)束語(yǔ) 222 參考文獻(xiàn) 223