不确定非完整动力学系统控制研究

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该论文深入研究了不确定非完整动力学系统的镇定与跟踪控制问题,对广泛遇到的不确定非完整动力学系统和受非完整约束的轮式移动机器人提出了多种自适应及鲁棒反馈镇定与轨迹跟踪控制策略,证明了闭环系统稳定性并做了仿真研究,较好解决了该类系统的控制问题,具体成果如下:一.镇定问题 1.证明了惯性参数未知不确定非完整动力学系统光滑时变周期自适应镇定律的存在性,并给出了其一般结构,回答了能否镇定不确定非完整动力学系统的问题.2.对满足Pomet条件的一类惯性参数未知不确定非完整动力学系统,给出了其时变周期自适应控制律的构造过程,解决了该类不确定非完整动力学系统镇定律的设计问题.3.对于惯性参数未知不确定扩展链式非完整动力学系统,基于Barbalat引理分别提出了时变自适应镇定律,鲁棒镇定律,自适应指数镇定律和鲁棒指数镇定律?用不同的方法,从不同的侧面解决了该类系统的镇定问题.4.对动力学未知的不确定扩展链式非完整动力学系统,分别设计出了鲁棒镇定律和自适应鲁棒镇定律.使得在不知道系统动力学详细信息的情况下,仍能镇定这类不确定系统.二.轨迹跟踪问题 1.对链式非完整动力学系统,基于一种新的标准型提出了实现全局渐近跟踪控制的一维动态控制器,它克服了用动态反馈线性化或微分平坦(differential flatness)性概念设计动态控制器时所引起的维数高和有奇异点的缺点.2.对惯性参数未知的不确定扩展链式非完整动力学系统,提出了基于回归矩阵的自适应跟踪方案和鲁棒跟踪方案,该方案都能使系统状态全局渐近跟踪给定的期望轨迹,解决了具有未知惯性参数非完整链式系统的全局跟踪问题.3.对动力学方程未知的不确定扩展链式非完整动力学系统,提出了自适应鲁棒跟踪方案,解决了该类系统的全局轨迹跟踪控制问题.三.轮式移动机器人镇定与跟踪控制问题 1.说明了如何把该论文所提出关于镇定和跟踪控制的结果应用于受非完整约束移动机器人的控制中.2.基于受非完整约束移动机器人动力学模型本身的特点及模型中各物理量的含义,提出了快速镇定该类系统的新方案--准指数镇定.对文中各章节所得到的研究结果,均以典型的移动机器人系统为例设计了相应的控制律,通过仿真验证了所提出方法的有效性.
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