非完整系統(tǒng)跟蹤控制研究.pdf

1、非完整系統(tǒng)是帶有非完整約束的非線性系統(tǒng)，它代表了一大類的機(jī)械系統(tǒng)。由于非完整約束的存在，該類系統(tǒng)的控制問(wèn)題既不能用線性系統(tǒng)理論來(lái)解決，也不能用常規(guī)的非線性系統(tǒng)理論來(lái)處理。研究非完整系統(tǒng)的控制問(wèn)題具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。 本文在介紹了非完整系統(tǒng)有關(guān)背景知識(shí)、研究現(xiàn)狀和一般研究方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了非完整系統(tǒng)的跟蹤控制問(wèn)題。主要工作有以下四個(gè)部分： 一、鏈?zhǔn)椒峭暾到y(tǒng)全局狀態(tài)反饋跟蹤控制律的研究 在被跟蹤目標(biāo)

2、系統(tǒng)可以指數(shù)收斂的情況下，研究了鏈?zhǔn)椒峭暾到y(tǒng)的跟蹤控制問(wèn)題。首先，利用時(shí)變坐標(biāo)變換從指數(shù)收斂于零的信號(hào)中提取出不趨于零的部分；然后，利用非自治級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的控制方法，將一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩個(gè)簡(jiǎn)單子系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問(wèn)題，最終得到了全局к指數(shù)收斂的跟蹤控制律。該控制律不僅適用于參考信號(hào)指數(shù)收斂于零時(shí)的跟蹤控制問(wèn)題，也適用于已有文獻(xiàn)所討論的普通情況(參考軌跡為直線或者圓)下的跟蹤控制問(wèn)題。理論結(jié)果和數(shù)值仿真表明，已有文獻(xiàn)對(duì)于參考信號(hào)所附加的

3、持續(xù)激勵(lì)條件或者不趨于零的條件是不必要的。 二、鏈?zhǔn)椒峭暾到y(tǒng)全局輸出反饋跟蹤控制律的研究 由于實(shí)際系統(tǒng)中并不是所有的狀態(tài)均可通過(guò)測(cè)量得到，本文進(jìn)一步討論了鏈?zhǔn)椒峭暾到y(tǒng)基于輸出反饋的跟蹤控制問(wèn)題。利用基于參考信號(hào)的時(shí)變坐標(biāo)變換和非自治級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的控制方法，得到了的全局к指數(shù)收斂的跟蹤控制律。理論結(jié)果和數(shù)值仿真表明，非完整鏈?zhǔn)较到y(tǒng)可以用輸出信號(hào)進(jìn)行全局к指數(shù)跟蹤，同時(shí)在其輸出反饋跟蹤問(wèn)題的研究中，已有文獻(xiàn)對(duì)被跟蹤目標(biāo)系統(tǒng)所

4、施加的持續(xù)激勵(lì)條件和不趨于零的條件仍然是不必要的。 三、鏈?zhǔn)椒峭暾到y(tǒng)基于線性矩陣不等式的全局反饋跟蹤控制律的研究 在狀態(tài)反饋跟蹤控制律和輸出反饋跟蹤控制律的基礎(chǔ)上，本文繼續(xù)放松參考信號(hào)所滿足的假設(shè)條件，即將參考信號(hào)中不趨于零的部分必須趨于常數(shù)的要求放寬為該部分在一有界區(qū)間中變化。除運(yùn)用前述的時(shí)變坐標(biāo)變換和非自治級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的控制方法外，線性矩陣不等式(LMI)等工具也被引入到級(jí)聯(lián)子系統(tǒng)鎮(zhèn)定控制律的設(shè)計(jì)中。理論結(jié)果和數(shù)值仿真

5、表明，在非完整鏈?zhǔn)较到y(tǒng)跟蹤控制問(wèn)題的研究中，參考信號(hào)所滿足的持續(xù)激勵(lì)條件、不趨于零的條件以及趨于常數(shù)的條件都是不必要的。 四、一般非完整動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)跟蹤控制律的研究 將鏈?zhǔn)椒峭暾到y(tǒng)跟蹤控制問(wèn)題的相關(guān)結(jié)果推廣到了一般非完整動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)既考慮了運(yùn)動(dòng)學(xué)情況也考慮了動(dòng)力學(xué)情況，涵蓋了鏈?zhǔn)较到y(tǒng)、冪式系統(tǒng)、擴(kuò)展鏈?zhǔn)较到y(tǒng)、擴(kuò)展冪式系統(tǒng)以及部分的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等等。在被跟蹤目標(biāo)系統(tǒng)指數(shù)收斂的情況下，利用基于最小膨脹度(MDD)的時(shí)變坐