非恒穩(wěn)仿射約束的非完整控制系統(tǒng)研究和MINC方法及其應用.pdf

1、本學位論文主要從兩個大方面問題展開討論。
　　首先是針對非恒穩(wěn)仿射約束的非完整控制系統(tǒng)的研究。目前研究的諸如車載倒立擺,欠驅(qū)動水面和水下船舶等非完整約束的動力系統(tǒng),其約束條件都與時間無關(guān)(scleronomous constraints),即一般沒有包含時間變量。但在實際工程應用中很多非完整系統(tǒng)的約束條件中都包含有時間變量.對這些仿射約束或非恒穩(wěn)仿射約束的運動學模型及與之聯(lián)系的動力學系統(tǒng)的研究,目前尚屬空白.研究運動學約束部分具有

2、仿射約束或非恒穩(wěn)仿射約束而動力學系統(tǒng)具有不確定性的非完整動力系統(tǒng)的建模,鎮(zhèn)定問題和跟蹤控制問題,具有重要的理論意義和實際的工程意義。但因為這些問題涉及面廣,所以有一定的研究難度.本文致力于探討這類系統(tǒng)的建模,鎮(zhèn)定問題和跟蹤控制問題。
　　本文的主要創(chuàng)新點之一就是利用D′Alembert-Lagrange原理,Euler-Lagrangian公式和非恒穩(wěn)仿射約束方程首次建立了具有不確定擾動的非恒穩(wěn)仿射約束下的非完整系統(tǒng)和具有擾動及隨

3、機時間變量未知系數(shù)的非恒穩(wěn)仿射約束的非完整系統(tǒng)的運動學和動力學模型。并在此基礎(chǔ)上,研究了非恒穩(wěn)仿射約束的非完整系統(tǒng)的綜合軌跡跟蹤控制問題和有擾動及隨機時間變量未知系數(shù)的非恒穩(wěn)仿射約束的非完整系統(tǒng)的合自動跟蹤控制問題。利用建立的動力學模型和Lyapunov穩(wěn)定性理論,提出了一類在實際應用中簡單易行的綜合自適應跟蹤控制器和參數(shù)更新規(guī)則。研究了帶擾動的非恒穩(wěn)仿射約束的不確定非完整系統(tǒng)的自適應滑模跟蹤控制問題和系統(tǒng)的相對平衡狀態(tài)流形的混合魯棒自

4、適應反饋鎮(zhèn)定問題。
　　另一方面,在解決控制系統(tǒng)分析和設(shè)計方面的問題中,線性矩陣不等式(LMI)得到了廣大專家學者日益廣泛的重視和應用.但是線性矩陣不等式也有著必須要構(gòu)造線性矩陣等缺點,本文根據(jù)正定矩陣的定義性質(zhì)及二次型,標準二次型的定義及它們之間的關(guān)系,首次得到了一個基于matlab優(yōu)化工具箱中的fmincon函數(shù)的MINC方法。從理論推導及數(shù)值例子都可以看出與線性矩陣不等式方法相比,MINC方法可以應用于非線性矩陣,因而MIN