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非完整系统代表了一大类机械系统,非完整控制系统的研究具有重要的理论价值和实际意义。本文在综合介绍非完整系统的有关背景知识、研究现状以及一般研究方法的基础上,重点对非完整控制系统的反馈镇定以及跟踪控制方面进行了一些研究。主要内容包括以下几个部分: 1.基于运动学模型与动力学模型的非完整控制系统有限时间收敛切换方法的研究 已有的许多收敛方法主要是采用非连续时不变反馈控制律、光滑时变反馈控制律或非光滑时变反馈控制律等等,本文根据变结构控制理论提出了一种新的设计方法—有限时间切换控制,设计出有限时间控制器。不失一般性,首先考虑下列具有链式结构的非完整系统 (?)1=u1,(?)2=u2,(?)3=x2u1,……,(?)n=xn-1u1其中x(t)是系统n维状态向量,u1(t),u2(t)是两个控制输入。控制器的设计目的是通过切换机制使系统的状态x(t)在有限时间内达到平衡位置同时控制量u1(t),u2(t)也为零。仿真结果充分显示了本文提出算法的有效性。应用此方法成功解决了移动机器人的Parking问题。最后将该方法成功推广到其它模型的非完整控制系统。 2.非完整控制系统有限时间跟踪切换控制方法的研究 近年来,非完整控制系统跟踪问题的研究已经成为机械控制系统研究的一个热点。相对于收敛问题,关于非完整控制系统的跟踪问题研究得较少。将跟踪问题与调节问题(点镇定问题)比较可看出,跟踪问题相当于对一条给定的轨迹的镇定,即所谓“轨迹镇定”问题。本文通过变结构控制理论设计出一种新的递推控制方案,首先以上述链式非完整系统为对象,对其全局跟踪问题进行了研究。解决了移动机器人的跟踪问题,最后将该方法推广到扩展链式系统。仿真例子证明了本文方法的有效性。