两种欠驱动系统的非线性控制方法研究

发布时间：2023-08-11 16:23

　　欠驱动系统是指独立控制输入维数小于自由度的系统。与全驱动系统相比,在相同自由度下,欠驱动系统具有更少的执行器使得其机械机构更加简单、质量更轻、能耗更小、日常维护更加方便,在军事、工业以及航空航天等领域得到了广泛的应用。由于控制器要兼顾足驱动部分和无驱动部分的稳定性,欠驱动系统的控制问题一直是控制领域极具挑战性的难题。此外,欠驱动系统具有的非线性、强耦合等特点进一步增加了控制难度。对于欠驱动系统控制的研究不仅可以改善欠驱动系统性能,提高生产效率,而且能够有力地推动控制理论的发展,具有重大的理论研究意义和实际应用价值。本文将多连杆欠驱动海上起重机系统和运动受限的欠驱动四旋翼无人机系统作为研究对象,对海上起重机防摆和升沉补偿控制以及四旋翼无人机的轨迹跟踪控制开展深入研究。近些年来,尽管针对海上起重机和四旋翼无人机两种不同类型的欠驱动系统控制的研究已经取得了相当丰富的成果,但是仍存在以下不足:(1)在负载入水之前的海上起重机定位防摆控制中,大部分现有研究将吊钩-缆绳-负载视为单摆系统,但是当吊钩质量较大不能忽略或者负载体积较大时,吊钩-缆绳-负载会呈现明显的二级摆特性,现有基于单摆模型的控制方...

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 多连杆欠驱动系统研究现状
        1.2.2 运动受限的欠驱动系统研究现状
        1.2.3 现存问题分析
    1.3 本文主要内容介绍及章节安排
第二章 带有输入约束的二级摆型海上起重机定位防摆控制
    2.1 引言
    2.2 非线性局部有界控制器设计及稳定性分析
        2.2.1 二级摆型海上起重机动力学模型
        2.2.2 非线性局部有界控制器设计及稳定性分析
        2.2.3 仿真结果及分析
    2.3 本章小结
第三章 带有执行器非线性特性的海上起重机主动升沉补偿控制
    3.1 引言
    3.2 基于自抗扰及等效有界模型预测控制的主动升沉补偿控制
        3.2.1 水下负载受力分析及运动方程建立
        3.2.2 级联跟踪控制器设计
        3.2.3 仿真实验结果
    3.3 本章小结
第四章 基于扰动观测器的四旋翼无人机自适应反步滑模控制方法设计
    4.1 引言
    4.2 四旋翼无人机运动学及动力学模型分析
        4.2.1 运动学模型
        4.2.2 动力学模型
    4.3 四旋翼无人机自适应反步滑模控制策略设计
        4.3.1 外环位置轨迹跟踪控制器设计
        4.3.2 内环姿态轨迹自适应跟踪控制器设计
        4.3.3 仿真实验及分析
    4.4 本章小结
第五章 带有时变未知模型参数的四旋翼无人机轨迹跟踪控制方法设计
    5.1 引言
    5.2 四旋翼无人机模型分析及跟踪控制器设计
        5.2.1 动力学模型分析及控制目标制定
        5.2.2 鲁棒轨迹跟踪控制策略设计
    5.3 仿真实验结果及分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
博士期间的学术成果
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3841369