仿射運動學(xué)約束的非完整系統(tǒng)跟蹤控制研究.pdf

1、非完整系統(tǒng)廣泛存在于現(xiàn)實世界中，如柔性連桿機械手、輪式移動機器人、車載倒立擺、水下運動車輛等，由于非完整約束的存在，以及系統(tǒng)本質(zhì)非線性，解決這類系統(tǒng)的控制問題具有很強的挑戰(zhàn)性.因此，研究非完整系統(tǒng)的控制問題具有重要的理論價值和實際意義。受近年來成果的啟發(fā)，我們研究了非完整機械系統(tǒng)的跟蹤控制問題，所研究的系統(tǒng)受到一類更廣泛的運動學(xué)約束—仿射約束.在控制設(shè)計過程中應(yīng)用終端滑?？刂萍夹g(shù)、反步遞推算法、積分反饋補償策略等方法，針對幾類不同的系統(tǒng)

2、模型設(shè)計了自適應(yīng)跟蹤控制器，實現(xiàn)了非完整系統(tǒng)的跟蹤控制。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴針對一類受仿射約束且?guī)в邢到y(tǒng)不確定性的非完整系統(tǒng)，研究了其動態(tài)/力的跟蹤控制問題.首先運用非線性微分，代數(shù)處理技巧，消除了系統(tǒng)動態(tài)方程中的約束力，然后結(jié)合積分反饋補償策略和自適應(yīng)技術(shù)去補償系統(tǒng)動態(tài)不確定性.所設(shè)計的自適應(yīng)跟蹤控制器確保了閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)漸近跟蹤到給定期望的軌跡并且確保約束力的跟蹤誤差保持在一個可控的界內(nèi).船舶行駛在河流上的跟蹤控制作為

3、一個實際的仿真算例驗證了控制算法的有效性。
　?、漆槍σ活愂芊律浼s束的不確定非完整系統(tǒng)，考察了其自適應(yīng)跟蹤控制問題.通過靈活地結(jié)合終端滑?？刂品椒?，繼電切換控制技術(shù)和自適應(yīng)理論提出一個有效的跟蹤控制方案。所設(shè)計的自適應(yīng)繼電開關(guān)控制器能確保輸出跟蹤誤差漸近收斂到零.實際的仿真算例驗證了控制方案的有效性。
　?、轻槍σ活愂芡暾s束和仿射約束的不確定移動機械手系統(tǒng)，研究了其動態(tài)/力的跟蹤控制問題.討論了該實際機械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模，算

4、法設(shè)計及理論分析.對系統(tǒng)所受到的仿射約束和完整約束分別作了恰當?shù)奶幚?，根?jù)漸近跟蹤思想和自適應(yīng)理論，提出了自適應(yīng)跟蹤算法。所設(shè)計的跟蹤控制器確保了系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)漸近跟蹤到期望的軌跡并且確保力的跟蹤誤差保持在任意小的范圍內(nèi)。仿真結(jié)果驗證了所提出控制算法的可行性。
　?、柔槍σ活愂芊律浼s束且?guī)в星夫?qū)動關(guān)節(jié)的不確定移動機械手系統(tǒng)，考慮了該機械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，控制設(shè)計和穩(wěn)定性分析.通過狀態(tài)變換和動態(tài)解耦把原始動態(tài)系統(tǒng)拆分成一個可實現(xiàn)漸近跟

5、蹤的子系統(tǒng)和一個穩(wěn)定的子系統(tǒng).所設(shè)計的自適應(yīng)跟蹤控制器使得系統(tǒng)的第一個子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對給定有界信號的漸近跟蹤控制，而剩余狀態(tài)則是穩(wěn)定的。仿真結(jié)果表明了所設(shè)計的跟蹤控制器的有效性。
　?、舍槍σ活愂芊律浼s束的非完整動態(tài)系統(tǒng)—旋轉(zhuǎn)平臺上運動的豎直移動輪系統(tǒng)，研究了其動態(tài)/力的跟蹤控制問題.首先對豎直移動輪在旋轉(zhuǎn)平臺進行了動態(tài)建模，然后通過狀態(tài)變換把動態(tài)模型化成了級聯(lián)結(jié)構(gòu)的形式，應(yīng)用反步遞推設(shè)計法對級聯(lián)結(jié)構(gòu)的動態(tài)模型設(shè)計了跟蹤控制方案.