欠驱动TORA系统的自耦PID控制策略

作     者：熊屹林 曾喆昭 XIONG Yi-lin;ZENG Zhe-zhao

作者机构：长沙理工大学电气与信息工程学院长沙410076 

出 版 物：《控制与决策》 (Control and Decision)

年 卷 期：2024年第39卷第3期

页      面：853-860页

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：湖南省教育厅重点项目(21A0183) 长沙理工大学研究生科研创新项目(CX2021SS46) 

主　　题：欠驱动TORA系统 坐标变换 Huygens振动中心 自耦PID控制 鲁棒稳定性 

摘      要：针对欠驱动旋转激励平移振荡器(translational oscillations with a rotational actuator, TORA)系统的控制问题,使用一种自耦PID (self-coupling proportional-integral-differential, SCPID)控制方法.该方法首先利用坐标变换使TORA系统的质心映射为Huygens振动中心,以实现新系统控制输入解耦,避免零动态不稳定问题;然后对Huygens振动中心设计平移位置的SCPID控制器,同时获得小球偏转角度的虚拟指令,进而设计小球偏转角度的SCPID控制器,从而实现TORA系统的平衡点跟踪控制;最后在复频域对闭环控制系统的稳定性进行严格的数学分析和证明.仿真及与其他方法的结果对比表明,所设计的控制算法简单高效,在欠驱动控制系统领域具有实际的应用价值.