發(fā)布時(shí)間：2017-12-14 16:42

  本文關(guān)鍵詞：非完整與欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的鎮(zhèn)定與跟蹤控制研究

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【摘要】：非完整系統(tǒng)和欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)廣泛存在于實(shí)際工程中,輪式移動(dòng)機(jī)器人是典型的非完整系統(tǒng);橋式吊車、倒立擺和水面船舶為典型的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).由于這兩類系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分別受到速度和加速度非完整約束的影響,從而限制了一般非線性控制方法的應(yīng)用.因此,研究非完整與欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,特別有助于推動(dòng)非線性系統(tǒng)控制理論的發(fā)展.受已有文獻(xiàn)成果的啟發(fā),本文考慮的系統(tǒng)包括具有一階速度約束的非完整系統(tǒng)和二階加速度約束的欠驅(qū)動(dòng)吊車、欠驅(qū)動(dòng)水面船舶系統(tǒng),并基于反步遞推算法、級(jí)聯(lián)控制方法、微分平坦方法、有限時(shí)間控制方法以及非線性時(shí)變方法等,研究了這三類系統(tǒng)的鎮(zhèn)定和跟蹤控制問題.本文主要研究內(nèi)容可歸結(jié)為如下六個(gè)方面:一、針對(duì)一類具有參數(shù)不確定的隨機(jī)非完整系統(tǒng),研究其動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)建模和軌跡跟蹤控制問題.在設(shè)計(jì)跟蹤控制器之前,首先利用拉格朗日法則建立了隨機(jī)激勵(lì)下的非完整系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型.然后通過合理地引入內(nèi)部狀態(tài)向量,提出了一類降階動(dòng)態(tài)系統(tǒng),并為其設(shè)計(jì)了自適應(yīng)跟蹤控制策略,保證了閉環(huán)軌跡跟蹤誤差系統(tǒng)是均方指數(shù)實(shí)用穩(wěn)定的.最后通過對(duì)光滑水平面隨機(jī)振蕩下的滾輪系統(tǒng)建模和仿真,驗(yàn)證了所提方法的良好控制性能.二、針對(duì)一類仿射約束和干擾下的非完整系統(tǒng),研究其動(dòng)力學(xué)模型建模和運(yùn)動(dòng)/力跟蹤控制問題.借助拉格朗日建模法,簡(jiǎn)潔地闡述了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的推導(dǎo)過程.通過引入非線性狀態(tài)變換,將系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)約束方程嵌入到動(dòng)力學(xué)方程,得到了具有實(shí)際意義的降階動(dòng)態(tài)系統(tǒng).基于級(jí)聯(lián)和濾波控制理論,分別設(shè)計(jì)了控制器,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的漸近鎮(zhèn)定和軌跡漸近跟蹤控制.同時(shí),在上述兩個(gè)控制問題中,拉格朗日乘子跟蹤誤差始終保持在一個(gè)有界域內(nèi).仿真實(shí)例驗(yàn)證了控制算法的有效性.三、針對(duì)定繩長和變繩長二維欠驅(qū)動(dòng)橋式吊車,研究其有限時(shí)間定位和反擺控制問題.通過構(gòu)造微分平坦輸出,將吊車系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成線性系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了有限時(shí)間控制算法.所設(shè)計(jì)的控制律能使得臺(tái)車有限時(shí)間內(nèi)快速準(zhǔn)確地運(yùn)行到目標(biāo)位置,同時(shí)能夠有效抑制并消除負(fù)載擺角.另外,在變繩長吊車實(shí)現(xiàn)有限時(shí)間定位和防擺目標(biāo)后,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一種基于障礙函數(shù)的跟蹤控制器,保證了吊繩長度能快速準(zhǔn)確地跟蹤到設(shè)定軌跡.四、研究軌道長度受限下的多負(fù)載二維欠驅(qū)動(dòng)橋式吊車的自適應(yīng)定位消擺控制問題.利用拉格朗日方法建立多負(fù)載欠驅(qū)動(dòng)吊車模型.通過結(jié)合系統(tǒng)儲(chǔ)能函數(shù)、能量整形以及障礙函數(shù),提出一種自適應(yīng)定位消擺控制算法.利用李亞普諾夫方法對(duì)其性能進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析,證明了控制器能將臺(tái)車快速準(zhǔn)確地運(yùn)行到目標(biāo)位置并充分抑制和消除負(fù)載擺角;與此同時(shí),在整個(gè)控制過程中將臺(tái)車始終控制在設(shè)定界內(nèi).仿真結(jié)果表明了所提控制策略的有效性和魯棒性.五、針對(duì)慣性矩陣和阻尼矩陣是非對(duì)角矩陣情況下的欠驅(qū)動(dòng)水面船舶,研究其切換鎮(zhèn)定控制器設(shè)計(jì)問題.文中使用狀態(tài)和輸入變換將原系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為具有兩個(gè)子系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)形式.證明了變換后的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)是全局漸近收斂的當(dāng)且僅當(dāng)其第二個(gè)子系統(tǒng)是全局漸近收斂的.對(duì)第二個(gè)子系統(tǒng),借助有限時(shí)間控制技術(shù),提出了切換鎮(zhèn)定控制器,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了原系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制.最后,對(duì)不依賴于初始值的有限切換時(shí)刻的選取方法也進(jìn)行了詳細(xì)的說明.六、繼續(xù)針對(duì)慣性矩陣和阻尼矩陣是非對(duì)角矩陣情況下的欠驅(qū)動(dòng)水面船舶,研究其光滑時(shí)變鎮(zhèn)定控制和軌跡跟蹤控制問題.針對(duì)鎮(zhèn)定問題,利用狀態(tài)和輸入變換,得到一個(gè)與原系統(tǒng)等價(jià)的級(jí)聯(lián)系統(tǒng).運(yùn)用反步法和非線性時(shí)變技術(shù)設(shè)計(jì)光滑時(shí)變鎮(zhèn)定控制律,使得閉環(huán)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)是全局一致收斂的.在跟蹤控制問題中,對(duì)跟蹤模型引入類似的狀態(tài)和輸入變換,進(jìn)而能構(gòu)造出級(jí)聯(lián)跟蹤誤差系統(tǒng).使用反步法提出了一種軌跡跟蹤控制算法,保證了閉環(huán)軌跡跟蹤誤差系統(tǒng)是全局指數(shù)收斂的.仿真驗(yàn)證了所提方法的有效性和魯棒性.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳玉國,黃筱調(diào);機(jī)電跟蹤控制技術(shù)[J];機(jī)械與電子;1996年06期

2 李偉;馮博;;一類帶有監(jiān)控器的自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人跟蹤控制[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2012年34期

3 俞輝;蹇繼貴;吳正平;;異構(gòu)智能群體跟蹤控制[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年08期

4 金國鋒;上電次序控制和上電跟蹤控制的實(shí)現(xiàn)[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2004年03期

5 鄧長輝;王福利;王姝;桑海峰;陸陽;;一類時(shí)滯系統(tǒng)的模糊跟蹤控制及其仿真[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2006年01期

6 陳興林;王心怡;;望遠(yuǎn)鏡影像穩(wěn)定系統(tǒng)的H_∞魯棒跟蹤控制[J];控制工程;2008年04期

7 曾小凌;定長飛剪系統(tǒng)的跟蹤控制方案研究[J];機(jī)電工程技術(shù);2001年04期

8 劉文超;胡乃平;李桂麗;;具有持續(xù)擾動(dòng)的時(shí)滯系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2006年05期

9 張堅(jiān);費(fèi)敏銳;;電站中速磨的模糊跟蹤控制及仿真[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2008年22期

10 董玉紅;許洪濤;張立勛;陳雄標(biāo);;智能輔助設(shè)備模糊防擺與跟蹤控制研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2009年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 侯小華;蔚泉清;趙文武;陳增祿;;“雙重△調(diào)制”跟蹤控制方法穩(wěn)定性研究[A];2008中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2008年

2 樊銘渠;唐功友;孫亮;;基于級(jí)數(shù)近似方法的非線性大系統(tǒng)最優(yōu)跟蹤控制[A];2009中國控制與決策會(huì)議論文集（2）[C];2009年

3 汪洋;郭晨;孫富春;沈智鵬;;欠驅(qū)動(dòng)水面船舶動(dòng)態(tài)神經(jīng)模糊非線性跟蹤控制[A];2009年中國智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第七分冊(cè)）[南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)（增刊）][C];2009年

4 欒小麗;劉飛;;輸出概率密度函數(shù)魯棒H_∞跟蹤控制[A];第二十六屆中國控制會(huì)議論文集[C];2007年

5 倪茂林;李果;;變參數(shù)時(shí)滯互聯(lián)大系統(tǒng)的魯棒跟蹤控制[A];第二十六屆中國控制會(huì)議論文集[C];2007年

6 孫慶;吳宏鑫;;非線性、大滯后對(duì)象的模糊跟蹤控制[A];1995年中國控制會(huì)議論文集（下）[C];1995年

7 劉爽;路瑩;馬騰;許鎮(zhèn);;文件訪問跟蹤控制實(shí)現(xiàn)方法的研究[A];中國通信學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上）[C];2009年

8 潘永泉;;人才規(guī)劃動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制[A];1995中國控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

9 陳韻雪;胡壽松;;基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的殲擊機(jī)模糊跟蹤控制[A];2005全國自動(dòng)化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（二）[C];2005年

10 陳韻雪;胡壽松;;基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的殲擊機(jī)模糊跟蹤控制[A];2005年全國自動(dòng)化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 張中才;非完整與欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的鎮(zhèn)定與跟蹤控制研究[D];東南大學(xué);2016年

2 潘昌忠;基于神經(jīng)動(dòng)態(tài)模型的自治水面艇智能跟蹤控制[D];中南大學(xué);2013年

3 肖曉波;Markov跳躍系統(tǒng)的估計(jì)與跟蹤控制研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

4 楊雪;自主式智能體的跟蹤控制問題研究[D];中國海洋大學(xué);2014年

5 羅亮;基于單位分解的非線性不確定系統(tǒng)模糊自適應(yīng)鎮(zhèn)定與跟蹤控制分析[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

6 張堅(jiān);連續(xù)非線性系統(tǒng)的魯棒模糊跟蹤控制及其在電站中速磨煤機(jī)上的應(yīng)用[D];上海大學(xué);2007年

7 彭超;基于系統(tǒng)逆的魯棒二自由度控制方法研究[D];電子科技大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李承靖;跳變系統(tǒng)模型參考跟蹤控制及其在航天器軌道控制中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 張敏偉;基于方程誤差辨識(shí)器的心臟信號(hào)建模及跟蹤控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 姚春;遙控武器站目標(biāo)跟蹤控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

4 劉丹;無人水面艇模糊魯棒自適應(yīng)航跡跟蹤控制研究[D];大連海事大學(xué);2016年

5 鄭曉龍;不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)跟蹤控制[D];渤海大學(xué);2016年

6 麥潔銀;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的指數(shù)鎮(zhèn)定及跟蹤控制[D];暨南大學(xué);2016年

7 高怡然;衛(wèi)星光通信粗瞄掃瞄策略及跟蹤控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

8 張濤;具有噪聲的Markov跳變系統(tǒng)的模型參考跟蹤控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

9 張茂林;面向梯田環(huán)境的四旋翼飛行器路徑規(guī)劃與跟蹤控制研究[D];深圳大學(xué);2016年

10 馮珂;Euler-Lagrange系統(tǒng)自適應(yīng)模糊神經(jīng)跟蹤控制[D];大連海事大學(xué);2017年

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本文編號(hào)：1288634