欠驅(qū)動(dòng)TORA系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、生活中大部分的控制系統(tǒng)都是非線性的,因此非線性系統(tǒng)的控制問(wèn)題成為了近些年的熱點(diǎn)。而非線性系統(tǒng)中的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于輸入的缺失,導(dǎo)致其控制問(wèn)題極具挑戰(zhàn)性。TORA系統(tǒng)是一個(gè)欠驅(qū)動(dòng)的四階非線性基準(zhǔn)系統(tǒng),來(lái)源于航天衛(wèi)星共振俘獲現(xiàn)象和旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置,是一個(gè)構(gòu)想出來(lái)的用來(lái)研究控制理論的平臺(tái),對(duì)其控制理論的研究有著很重要的理論價(jià)值。
　　針對(duì)兩自由度的欠驅(qū)動(dòng)TORA(Translationoscillatorswithrotatingactuato

2、r)系統(tǒng),本文首先采用拉格朗日方程,建立旋轉(zhuǎn)小球在水平面內(nèi)的系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證搭建模型的有效性。為了便于控制器的設(shè)計(jì),將系統(tǒng)進(jìn)行部分反饋線性化,使用坐標(biāo)變換將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為嚴(yán)格反饋的級(jí)聯(lián)規(guī)范型,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加清晰直觀。然后分析系統(tǒng)的平衡點(diǎn),能控性和能觀測(cè)性等系統(tǒng)特性,加深對(duì)系統(tǒng)的了解,并為控制器設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
　　然后提出一種基于反步滑模法的控制器設(shè)計(jì)方案,將系統(tǒng)分為若干個(gè)子系統(tǒng),利用反步法來(lái)設(shè)計(jì)每個(gè)子系統(tǒng)中的虛擬

3、控制量和李雅普諾夫函數(shù),滿足李雅普諾夫穩(wěn)定性條件,使每個(gè)子系統(tǒng)都漸進(jìn)穩(wěn)定到原點(diǎn),在最后求取實(shí)際控制量的時(shí)候加入滑?？刂苼?lái)補(bǔ)償系統(tǒng)參數(shù)的不確定性。這種控制方案可以使系統(tǒng)在受到擾動(dòng)或是系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變的時(shí)候,從初始狀態(tài)快速穩(wěn)定到平衡點(diǎn)處。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的正確性,并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明這種控制方案具有很強(qiáng)的魯棒性。
　　采用機(jī)械軟件Solidworks設(shè)計(jì)TORA系統(tǒng)的機(jī)械本體,并對(duì)其電氣平臺(tái)和機(jī)械平臺(tái)進(jìn)行搭建,對(duì)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、編碼