一類欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的鎮(zhèn)定與跟蹤控制研究.pdf

1、所謂欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),是指獨(dú)立的控制輸入維數(shù)少于系統(tǒng)自由度的一類系統(tǒng),其本質(zhì)為非線性系統(tǒng).倒立擺系統(tǒng)作為一類典型的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),具有廣泛的物理和工程背景.許多控制算法在實(shí)際系統(tǒng)的驗(yàn)證如控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可控性、系統(tǒng)收斂速度和系統(tǒng)抗干擾能力等,都可以通過倒立擺系統(tǒng)模型來驗(yàn)證并直觀的表現(xiàn)出來,因此倒立擺系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義,尤其是對(duì)推動(dòng)非線性控制理論的發(fā)展具有重大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過不斷努力對(duì)其控制方法拓展創(chuàng)新,至今已獲得了許多豐

2、富的研究成果.
　　本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上針對(duì)倒立擺的特殊形式單級(jí)旋轉(zhuǎn)倒立擺、旋轉(zhuǎn)平行倒立擺進(jìn)行研究,主要工作如下：
　　1.倒立擺系統(tǒng)的定性分析
　　旋轉(zhuǎn)倒立擺是倒立擺系統(tǒng)的一種,其特性與控制方法等與其它種類的倒立擺具有很大的相似性,故本部分首先對(duì)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行定性分析,為接下來研究問題的引入奠定基礎(chǔ).
　　2.單級(jí)旋轉(zhuǎn)倒立擺的抗擾消擺控制
　　本部分主要貢獻(xiàn)為在系統(tǒng)帶有未建模動(dòng)態(tài)或未知擾動(dòng)的情況下,

3、提出了基于滑模的無需精確物理參數(shù)的自適應(yīng)控制方法.該方法擺脫了必須獲得系統(tǒng)精確模型的依賴,使得提出的控制方法更具實(shí)用性與可推廣性.首先通過對(duì)系統(tǒng)模型引入部分反饋線性化與非奇異坐標(biāo)變換,進(jìn)而導(dǎo)出誤差動(dòng)態(tài),最終設(shè)計(jì)非線性積分滑模控制器.系統(tǒng)誤差動(dòng)態(tài)的收斂性分析可證明提出的控制律既可使旋臂轉(zhuǎn)到目標(biāo)位置也能夠?qū)崿F(xiàn)擺桿的豎直控制,且整個(gè)過程中閉環(huán)系統(tǒng)信號(hào)均有界.系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了控制器的有效性.
　　3.旋轉(zhuǎn)平行倒立擺基于能量的穩(wěn)定控制研究