本文關(guān)鍵詞：欠驅(qū)動系統(tǒng)的非線性控制研究

  更多相關(guān)文章： 欠驅(qū)動系統(tǒng) 非完整動力學(xué)模型 有限時間鎮(zhèn)定 并行雙擺 能量控制 平面擺 自適應(yīng)跟蹤控制

【摘要】：欠驅(qū)動系統(tǒng)是一類特殊而又重要的力學(xué)系統(tǒng),是目前自動控制研究的一個前沿方向.非完整系統(tǒng)作為一類運動受限的欠驅(qū)動系統(tǒng),其研究具有重要的理論價值和實際意義.倒立擺作為另一類典型的欠驅(qū)動系統(tǒng),具有廣泛的工程和物理背景.本文針對欠驅(qū)動系統(tǒng)的兩種形式,在相關(guān)背景知識和現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,展開欠驅(qū)動系統(tǒng)的非線性控制研究.文章主要工作包括以下三部分:1)一般非完整動力學(xué)系統(tǒng)的有限時間控制.在虛擬控制系數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)未知的情形下,針對一類非常一般的非完整動力學(xué)系統(tǒng),給出了有限時間鎮(zhèn)定控制方案.有限時間收斂控制律的設(shè)計應(yīng)用了最小膨脹度的坐標變換和終端滑模的技術(shù).根據(jù)系統(tǒng)能否轉(zhuǎn)化成線性時不變系統(tǒng),提出了兩種控制策略以保證系統(tǒng)的狀態(tài)在有限時間收斂到零.簡化的氣墊船系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題和輪式移動機器人的停車問題的仿真實驗說明了該控制方法的有效性和實際應(yīng)用性.2)車軌長度受限的并行雙擺能量控制.采用牛頓-歐拉方法建立了并行二級倒立雙擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型.將能量控制方法應(yīng)用于并行二級倒立擺系統(tǒng)上,基于一個能量形式的李雅普諾夫函數(shù)設(shè)計單一控制器.控制擺桿在達到垂直向上的位置時使擺桿的能量為零,通過控制擺桿能量來實現(xiàn)并行雙擺的起穩(wěn)擺控制.由于車擺系統(tǒng)小車位移受軌道長度限制,又考慮了小車位移的控制問題.所設(shè)計的控制器同時使小車的速度收斂到零,滿足了車軌長度有限這一實際要求.控制器結(jié)構(gòu)簡單便于調(diào)參,收斂性能好.通過計算機仿真驗證了所提出的控制策略的良好性能.3)平面倒立擺的自適應(yīng)跟蹤與鎮(zhèn)定控制.首先采用拉格朗日方程建立了平面倒立擺的精確數(shù)學(xué)模型.然后,針對平面倒立擺動力學(xué)系統(tǒng)的欠驅(qū)動特性,結(jié)合系統(tǒng)的能量設(shè)計了自適應(yīng)跟蹤控制器,實現(xiàn)了基座小車的圓周軌跡跟蹤與擺桿鎮(zhèn)定.相比于其他方法設(shè)計的控制器,它不需要對實際擺系統(tǒng)進行任何的近似解耦和小鄰域內(nèi)的線性化處理.在系統(tǒng)存在未知機械摩擦和空氣阻力的影響,同時基座軌道與小車質(zhì)量以及擺桿長度存在測量誤差干擾時,設(shè)計自適應(yīng)跟蹤控制器,證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性.根據(jù)變化的系統(tǒng)參數(shù)和不同的初態(tài)進行仿真實驗,數(shù)據(jù)仿真結(jié)果驗證了控制算法的有效性.
【關(guān)鍵詞】：欠驅(qū)動系統(tǒng) 非完整動力學(xué)模型 有限時間鎮(zhèn)定 并行雙擺 能量控制 平面擺 自適應(yīng)跟蹤控制
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O231
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 符號說明8-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 非完整系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 倒立擺系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11
• 1.4 本文要解決的問題11-13
• 第2章 一般非完整動力學(xué)系統(tǒng)的有限時間控制13-36
• 2.1 引言13-14
• 2.2 問題描述與預(yù)備知識14-16
• 2.3 有限時間鎮(zhèn)定控制器設(shè)計16-28
• 2.3.1 控制器u116-18
• 2.3.2 控制器u218-28
• 2.3.3 主要結(jié)果28
• 2.4 控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用28-35
• 2.4.1 帶有虛擬控制方向的輪式移動機器人的停車問題29-32
• 2.4.2 氣墊船系統(tǒng)模型的控制設(shè)計32-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 車軌長度受限的并行雙擺能量控制36-49
• 3.1 引言36-37
• 3.2 系統(tǒng)分析建模與預(yù)備知識37-39
• 3.3 基于能量的控制器設(shè)計與分析39-43
• 3.3.1 控制器設(shè)計及收斂性分析39-42
• 3.3.2 雙擺的運動分析42-43
• 3.4 三級車擺的推廣應(yīng)用43-46
• 3.5 仿真驗證46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-49
• 第4章 平面倒立擺的自適應(yīng)跟蹤與鎮(zhèn)定控制49-63
• 4.1 引言49-50
• 4.2 平面倒立擺的分析建模50-52
• 4.3 平面倒立擺的自適應(yīng)跟蹤控制器設(shè)計52-59
• 4.3.1 自適應(yīng)跟蹤控制器設(shè)計52-54
• 4.3.2 平面擺系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析54-59
• 4.4 仿真實驗59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 第5章 總結(jié)與展望63-64
• 參考文獻64-71
• 致謝71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李洪興,苗志宏,王加銀,李洪興,李洪興;四級倒立擺的變論域自適應(yīng)模糊控制[J];中國科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué);2002年01期

2 井上昭,鄧明聰,逸見知弘,植木信幸,平]嬔笠，

本文編號：993378