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欠驱动机械系统控制设计综述

电机与控制学报 2006年第5期10卷 541-546页

作者：高丙团陈宏钧张晓华哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江哈尔滨150001

为了探讨欠驱动机械系统具有一般性的系统化控制设计方法,综述了目前关于欠驱动机械系统控制问题的具体应用和主要方法。基于欠驱动机械系统一般性的动力学描述,介绍了将其动力学转换成具有结构特征的三种级联非线性规范型的归约方法,... 详细信息

为了探讨欠驱动机械系统具有一般性的系统化控制设计方法,综述了目前关于欠驱动机械系统控制问题的具体应用和主要方法。基于欠驱动机械系统一般性的动力学描述,介绍了将其动力学转换成具有结构特征的三种级联非线性规范型的归约方法,归纳了针对三种级联规范型的一般性非线性控制方案,对今后欠驱动机械系统控制设计的研究发展方向进行了展望。

关键词：欠驱动机械系统非线性控制级联系统归约规范型

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一类欠驱动机械系统的非线性控制

控制与决策 2006年第1期21卷 104-106,110页

作者：高丙团陈宏钧张晓华哈尔滨工业大学电气工程系哈尔滨150001

针对一类欠驱动机械系统,分析了其数学模型,提出了一种基于部分反馈线性化的非线性控制方案.该方案利用精确线性化的方法将欠驱动系统直接激励部分线性化,将被动部分作为系统的内部动态考虑;并选择直接激励的自由度作为系统输出,进行系... 详细信息

针对一类欠驱动机械系统,分析了其数学模型,提出了一种基于部分反馈线性化的非线性控制方案.该方案利用精确线性化的方法将欠驱动系统直接激励部分线性化,将被动部分作为系统的内部动态考虑;并选择直接激励的自由度作为系统输出,进行系统的轨迹跟踪控制;通过分析系统的内部动态,证明了零动态的稳定性能保证控制系统的稳定性.最后通过对吊车的负载防摆控制的研究,验证了该方案的可行性.

关键词：非线性控制欠驱动机械系统部分反馈线性化跟踪控制吊车防摆

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一类欠驱动机械系统的虚约束动态伺服控制

浙江大学学报（工学版） 2011年第5期45卷 818-824页

作者：程红太张晓华哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001

为了克服欠驱动机械系统无法对任意点和轨迹进行跟踪的缺点,扩大欠驱动机械系统应用领域,研究一类欠驱动机械系统的动态伺服控制问题,动态伺服控制通过规划和跟踪特定轨迹来实现任意位形空间点的瞬时可达.采用虚约束方法来规划动态伺服... 详细信息

为了克服欠驱动机械系统无法对任意点和轨迹进行跟踪的缺点,扩大欠驱动机械系统应用领域,研究一类欠驱动机械系统的动态伺服控制问题,动态伺服控制通过规划和跟踪特定轨迹来实现任意位形空间点的瞬时可达.采用虚约束方法来规划动态伺服轨迹,通过构造自由度之间的约束关系,并对约束作用下系统零动态进行分析,可以方便获得符合系统特性的周期轨道;利用虚约束函数与轨道函数之间的内在联系,基于Lyapunov稳定性理论设计轨迹跟踪控制器.最后,在Acrobot实物平台上进行了实验,实验结果证明轨迹规划方法和控制方法的有效性.

关键词：欠驱动机械系统动态伺服控制虚约束方法 Lyapunov稳定性理论 Acrobot

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一类欠驱动机械系统的模糊与变结构控制

自动化学报 2001年第6期27卷 850-854页

作者：赖旭芝蔡自兴吴敏中南工业大学自动控制工程系长沙410083

针对体操机器人这类欠驱动机械系统 ,提出一种模糊与变结构控制策略 .首先用逻辑模糊控制实现快速平滑的摇起 ;然后用模糊变结构控制确保从摇起区快速进入平衡区 ;最后用基于 Takagi-

关键词：体操机器人模糊控制变结构控制欠驱动机械系统

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一类欠驱动机械系统的嵌套饱和控制

系统仿真学报 2009年第5期21卷 1436-1438,1442页

作者：高丙团陈宏钧东南大学电气工程学院南京210096 哈尔滨工业大学电气工程学院哈尔滨150001

针对一类欠驱动机械系统,设计了将系统动力学转换成严格前馈级联非线性系统的坐标和控制变换,基于得到的严格前馈形式的级联非线性系统,给出了系统的嵌套饱和控制器。结合欠驱动车摆系统,采用提出的嵌套饱和控制方案进行了系统的稳定设... 详细信息

针对一类欠驱动机械系统,设计了将系统动力学转换成严格前馈级联非线性系统的坐标和控制变换,基于得到的严格前馈形式的级联非线性系统,给出了系统的嵌套饱和控制器。结合欠驱动车摆系统,采用提出的嵌套饱和控制方案进行了系统的稳定设计,对得到的稳定的控制系统进行了仿真实验,结果表明所提出的控制策略能够有效解决系统动力学可转换成前馈级联非线性系统形式的这类欠驱动机械系统的稳定控制。

关键词：欠驱动机械系统嵌套饱和控制级联系统车摆系统仿真

考虑模糊不确定性的欠驱动机械系统鲁棒控制设计

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考虑模糊不确定性的欠驱动机械系统鲁棒控制设计

作者：李剑东合肥工业大学

学位级别：硕士

随着数字化与智能化席卷而来,欠驱动机械系统在机器人、航空航天、深海探测和交通运输等领域发挥了越来越重要的作用。相较于全驱动机械系统,欠驱动系统在保持相同自由度的情况下具有更灵活的结构,欠驱动控制研究可以有效处理驱动机构... 详细信息

随着数字化与智能化席卷而来,欠驱动机械系统在机器人、航空航天、深海探测和交通运输等领域发挥了越来越重要的作用。相较于全驱动机械系统,欠驱动系统在保持相同自由度的情况下具有更灵活的结构,欠驱动控制研究可以有效处理驱动机构损坏情况,或抑制由于系统本身欠驱动特性所带来的弊端,增强系统安全性和可靠性。欠驱动系统存在包括动态模型误差、参数不确定性和外部干扰导致的不确定性,因此,探索系统的不确定性,有效处理输入空间的降维问题,实现欠驱动机械系统的高精度控制,具有较大的应用价值和研究意义。本文针对考虑不确定性的欠驱动机械系统动力学控制问题提出了新的解决思路,利用模糊集理论描述不确定性,不确定性可能是时变的但有界的,建立模糊动力学系统并提出基于轨迹跟踪的鲁棒控制算法,最小化基于模糊信息的性能指标,寻求鲁棒控制的优化设计,通过数值仿真和实验研究验证所提控制算法的有效性。控制器没有基于IF-THEN规则,使得欠驱动机械系统在基于模糊信息的最优控制的基础上获得确定性的系统响应。本文主要研究内容和成果如下:首先,介绍了欠驱动机械系统的研究背景和研究现状,研究了模糊集合的基本定义与基本运算,研究了时变系统的平衡点定义及其Lyapunov定理,引入了极限有界的概念,利用Lyapunov函数分析了系统的稳定条件,为控制器设计提供理论准备。其次,根据不确定性信息探索欠驱动机械系统的模糊描述,建立了模糊欠驱动机械系统动力学模型,提出了基于轨迹跟踪的鲁棒控制器,根据Lyapunov-Minimax方法验证控制器的稳定性,保证了欠驱动系统确定性的系统响应,控制器是确定性而不是基于IF-THEN规则。然后,基于模糊不确定性信息提出模糊系统性能指标,性能指标包含模糊系统平均性能和控制成本,通过最小化性能指标,构造鲁棒控制的约束优化设计问题,证明了约束优化问题有解且唯一,求得解的解析形式。以倒立摆系统为对象进行数值仿真研究,对比了不同控制器的控制效果。最后,借助快速控制原型DSP控制器和MATLAB/Simulink,设计了直线电机一级倒立摆实验平台,搭建最优鲁棒控制算法Simulink模型,对比其他控制算法,完成了稳摆控制与抗干扰实验研究,验证了本文所提控制算法的有效性和可行性。

关键词：欠驱动机械系统模糊不确定性鲁棒控制模糊优化设计轨迹跟踪控制

具有等式与不等式伺服约束的欠驱动机械系统约束跟随控制研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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具有等式与不等式伺服约束的欠驱动机械系统约束跟随控制研究

第十二届多体动力学与控制暨第七届航天动力学与控制和第十五届全国分析力学联合学术会议

作者：尹辉湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室

大量现代智能装备被设计为欠驱动机械系统,如何控制此类系统一直是动力学与控制领域的热点与难点问题。实际工程中欠驱动机械系统不可避免地受到各类运动约束,因此须发展可有效处理约束的控制设计方法。运动约束可分为被动约束与伺服约... 详细信息

大量现代智能装备被设计为欠驱动机械系统,如何控制此类系统一直是动力学与控制领域的热点与难点问题。实际工程中欠驱动机械系统不可避免地受到各类运动约束,因此须发展可有效处理约束的控制设计方法。运动约束可分为被动约束与伺服约束,其中被动约束由环境提供约束力,应在动力学建模阶段处理;而伺服约束由控制提供约束力,应在控制设计阶段处理。因此,本研究考虑伺服约束,并将其分为等式(如参考轨迹)与不等式(如防碰撞安全约束)伺服约束,提出一种欠驱动机械系统约束跟随控制设计方法。该方法从欠驱动机械系统动力学模型出发,分两步实现。第一,仅考虑等式伺服约束,运用约束跟随控制方法推导出基于动力学模型的状态反馈控制律;第二,进一步考虑不等式伺服约束,通过状态变量转换将不等式伺服约束整合到等式伺服约束中,得到新的等式约束;并将动力学模型做相应的状态变量转换,得到新的动力学模型;再基于新的等式约束、新的动力学模型,结合第一步所述的约束跟随控制设计方法,推导出可同时处理等式与不等式伺服约束的欠驱动机械系统约束跟随控制律,并给出严格的稳定性证明。所提出方法继承约束跟随控制的优点,无需任何近似(如线性化、非线性消除等),且能保证控制力温和。以计算机仿真为手段,采用欠驱动平面垂直起降飞行器、欠驱动二轮移动机器人验证所提出方法的有效性。

关键词：欠驱动机械系统伺服约束约束跟随控制

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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欠驱动机械系统的自适应控制

国外科技新书评介 2015年第8期 18-18页

作者： An-Chyau Huang 吴永礼不详中国科学院力学研究所

本书介绍一类单输入欠驱动机械系统的自适应控制的最近进展。一个欠驱动系统是机械系统由执行机构少于其自由度的系统。因为某些运动自由度不是直接由执行机构控制的，通常是具有挑战性的。然而，许多现实生活系统是欠驱动的，因此研究... 详细信息

本书介绍一类单输入欠驱动机械系统的自适应控制的最近进展。一个欠驱动系统是机械系统由执行机构少于其自由度的系统。因为某些运动自由度不是直接由执行机构控制的，通常是具有挑战性的。然而，许多现实生活系统是欠驱动的，因此研究其控制器的设计是非常重要的。众所周知，欠驱动系统的欠驱动动力学是独一无二的，每一个特定的控制方案需要稳定的闭环系统。

关键词：欠驱动机械系统自适应控制欠驱动系统运动自由度执行机构机构控制闭环系统控制方案

维普期刊数据库评论

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维普期刊数据库

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欠驱动机械系统的分析和控制

国外科技新书评介 2014年第12期 14-14页

作者：吴永礼中国科学院力学研究所

太空飞行器的大气飞行能力和质量是基于空气动力学数据来评估的。一个完整的气动数据库将包含纵向和横向运动的静态系数和相关动力!学系数。在本书中考虑了27个飞行器的空气动力学数据，这些数据集应用以下程序工具：半经验设计、半经... 详细信息

太空飞行器的大气飞行能力和质量是基于空气动力学数据来评估的。一个完整的气动数据库将包含纵向和横向运动的静态系数和相关动力!学系数。在本书中考虑了27个飞行器的空气动力学数据，这些数据集应用以下程序工具：半经验设计、半经验设计方法、风洞测试。飞行力学需要很多变量的函数作为气动系数，对于一个特定的飞行操作需要空气动力系数的分配，在一个特定轨迹点就是一个空气动力学模型。本书描述了如何建立这样的模型。

关键词：欠驱动机械系统空气动力系数动力学数据太空飞行器动力学模型控制气动数据库飞行能力