モデリングと制御

本書では，機械システムの物理モデリングから数値シミュレーションの技法，制御系の安定解析法について述べ，さらに宇宙機と移動ロボットを具体例として取り上げてモデリングから制御系の設計までがどのようになされているかを示す。 1．機械システムのモデリングと制御とは 2．機械システムのモデリング 2.1　単振り子のモデリング 2.2　電磁モータのモデリング 　2.2.1　DCモータのモデリング 　2.2.2　パルス幅変調 　2.2.3　サーボモータのモデリング 2.3　リンク機構のモデリング 　2.3.1　開リンク機構 　2.3.2　閉リンク機構 2.4　自動車の運動のモデリング 章末問題 3．常微分方程式の数値解法 3.1　ルンゲ・クッタ型数値解法 3.2　制約安定化法 3.3　パフィアン制約の安定化 3.4　リプシッツ条件 章末問題 4．フィードバック制御 4.1　リニアテーブルのフィードバック制御 4.2　1自由度開リンク機構のフィードバック制御 4.3　2自由度開リンク機構のフィードバック制御 章末問題 5．線形常微分方程式 5.1　線形常微分方程式の解析解 　5.1.1　状態遷移行列による解の表現 　5.1.2　状態遷移行列の計算 　5.1.3　2階の線形常微分方程式の解析解 　5.1.4　入力を有する線形常微分方程式 　5.1.5　固有値が重根の場合の状態遷移行列 5.2　複素数 　5.2.1　複素平面 　5.2.2　回転を表す複素数 　5.2.3　複素数の指数関数 5.3　線形システムの安定性 章末問題 6．変分原理をもとにしたモデリング 6.1　静力学の変分原理 6.2　動力学の変分原理 6.3　リンク機構のモデリング 　6.3.1　開リンク機構のモデリング 　6.3.2　閉リンク機構のモデリング 6.4　ビームのモデリング 　6.4.1　静力学モデル 　6.4.2　動力学モデル 6.5　剛体の回転 章末問題 7．安定性 7.1　安定と漸近安定 7.2　線形化による安定解析 7.3　単振り子の運動の安定性 7.4　リアプノフの安定定理とラサールの安定定理 7.5　リニアテーブルの位置制御の安定性 章末問題 8．宇宙機の姿勢運動の制御 8.1　宇宙機の分類と構造 　8.1.1　宇宙機の軌道 　8.1.2　スピン衛星と三軸制御衛星 　8.1.3　宇宙機のセンサ 8.2　受動制御による安定化 　8.2.1　軸対称な剛体のスピン運動の安定性 　8.2.2　円軌道においてスピンする宇宙機の姿勢運動とその安定性 　8.2.3　回転運動のエネルギーと運動量 　8.2.4　宇宙環境における外乱トルク 　8.2.5　重力傾度を利用した宇宙機の姿勢運動の安定化 　8.2.6　スピン衛星に外部トルクを与えることによる姿勢角の変化 8.3　能動制御による安定化 　8.3.1　バイアスモーメンタムホイールによる姿勢制御 　8.3.2　リアクションホイールによる姿勢制御 章末問題 9．移動ロボットの制御 9.1　車輪移動体の特徴と制御 9.2　車輪移動体の運動学 9.3　車輪移動体の走行制御 9.4　経路追従制御 9.5　独立2輪駆動型の移動体の駆動輪速度制御 　9.5.1　独立2輪駆動型の移動体の動特性 　9.5.2　必要トルクを計算する駆動輪速度制御器の構成 9.6　目標走行経路に関する考察 章末問題 引用・参考文献 章末問題解答 索引