欠驱动基准系统的约束控制.PDFVIP

第 32 卷第 12 期 控 制 理 论 与 应 用 Vol. 32 No. 12 2015 年 12 月 Control Theory Applications Dec. 2015 DOI: 10.7641/CTA.2015.50148 欠欠欠驱驱驱动动动基基基准准准系系系统统统的的的约约约束束束控控控制制制 武宪青, 何熊熊? (浙江工业大学 信息工程学院, 浙江 杭州 310023) 摘要: 针对一种欠驱动基准系统, 具有旋转激励的平移振荡器(translation oscillators with rotating actuator, TORA) 系统, 本文首次提出了一种具有约束的控制方法. 该方法不仅可以保证闭环系统的稳定性, 而且能够保证旋转小球 在预设的范围内转动. 相比已有控制方法, 本文所提方法可以预设小球的转动范围以避免不理想的“循环”行为. 具体而言, 首先对系统的总机械能进行了详细分析; 随后在其总机械能的基础上通过能量整形构造出一个新颖的 能量函数; 最后基于所构造的能量函数提出了一种具有约束的控制器, 采用Lyapunov方法及LaSalle 不变性原理证 明了相应闭环系统的稳定性. 通过与已有方法进行仿真对比可知, 本文方法在镇定控制与约束控制方面均表现出 良好的控制性能. 关键词: 欠驱动TORA系统; Lyapunov方法; LaSalle不变性原理; 约束控制 中图分类号: TP273 文献标识码: A Constrained control for the underactuated benchmark system WU Xian-qing, HE Xiong-xiong? (College of Information Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou Zhejiang 310023, China) Abstract: For the ?rst time, we propose a constrained control method for an underactuated benchmark system, the translation oscillators with rotating actuator (TORA) system. This method guarantees both the stability of the closed-loop system and the actuator rotation in a preset range. Compared with the existing available methods, the proposed method can preset the rotating range of the actuator to avoid the undesired unwinding behavior. Speci?cally, the total mechanical energy of the TORA system is analyzed ?rstly. Then, based on the total mechanical