非完整控制系統(tǒng)的非線性控制策略研究.pdf

1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文非完整控制系統(tǒng)的非線性控制策略研究姓名：王家軍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：電力電子與電力傳動(dòng)指導(dǎo)教師：許鎮(zhèn)琳20030601A B S T R A C TN o n h o l o n o m i cs y s t e m so r i g i n a t e 療0 1 1 “ 1c l a s s i c a lm e c h a n i c ss y s t e m s I t se s s e n c eI S L

2、 a g r a n g es y s t e mw i t hl i n e a rc o n s t r a i n t sb e i n gn o n i n t e g r a b l e S i n c en o n h o l o n o m i cc o n t r o ls y s t e m s a r en o n l i n e a r s y s t e m si ne s s e n c e ．1 i n e

3、a r c o n t r 0 1s t r a t e g i e sh a v e n ’tt h ea b i l i t yt os o l v e t h ec o n t r o Jp r o b l e m s o f n o n h o l o n o m i c s c o n t r o 】s y s t e m s S m o o t h t i m e —v a r i a n ts t a t e f e e

4、d b a c k c a no n l ym a k et h e s y s t e ma s y m p t o t i c a l l y s t a b i l i z e d 、w h i c hc a l l ’t m a k et h es y s t e mg l o b a l l ye x p o n e n t i a l l ys t a b i l i z e d ．T h eg o a lo f n o n

5、 h o l o n o m i cc o n t r o ls y s t e m sc a n b ed i v i d e da sm o t i o n p l a n n i n g ，s t a b i l i z a t i o na n dt r a c k i n gc o n t r 0 1 ．I nt h i sp a p e r ．w ee m p h a s i z e t h er e s e a r c h

6、o nt h es t a b i l i z a t i o na n dt r a c k i n gc o n t r o lo fn o n h o l o n o m i c c o n t r o ls y s t e m s ，N o n h o l o n o m i c c o n t r o ls y s t e m s a r e c o m p r e h e n s i v e c o n t r o ls y

7、 s t e m s w h i c hw i d e l ye x i s t i nt h e r e a l w o r l d ．T h er e s e a r c h e si nt h i s f i e l dh a v et h e i rt h e o r ya n dp r a c t i c em e a n i n g s l nt h i sP a p e L w e h a v ea c c o m p l

8、 i s h e d t h ef o l l o w i n gr e s e a r c h e s ：1 ． N o n h o l o n o m i c c o n t r o l s y s t e m s a r e s u m m a r i z e d f i r s t l y ．S o m e m a t h e m a t i c sm o d e l s ，d e f i n i t i o n s a n d

9、 t h e o r e m s a r e a n a l y z e d ．A n d s o m e d i f f i c u l t i e s a n dp r o b l e m s o f n o n h o l o n o m i c c o n t r o ls y s t e m s a r e a l s og i v e n ．2 ． N o n h o l o n o m i cd o u b l e i n

10、 t e g r a t o rm o d e 】i S e q u i v a l e n c et oi n d u c t i o nm o t o r m o d e li nt h ec a s eo fs i m p l et h r e e ．d i m e n s i o nn o n h o l o n o m i cc o n t r o ls y s t e m s ．W ea p p l yf i e l d ．

11、o r i e n t e d c o n t r o l m o d e lo fm o t o rt o n o n h o l o n o m i c c o n t r o l s y s t e m sa n dr e a l i z eg l o b a le x p o n e n t i a l s t a b i l i z a t i o na n d t r a c k i n gc o n t r o l 。3

12、． I n v a r i a n t m a n i f o l d o f d i 丘i r e n t i a l g e o m e t r y i s a p p l i e d t o s t a b i l i z a t i o n o fn o n h o l o n o m i cc o n t r 0 1s y s t e m st o s o l v et h eh i g hd i m e n s i o nc

13、 o n t r o lp r o b l e m s ．S i n c ei n v a r i a n tm a n i f o l dh a si t so r i g i n a le x c e l l e n c et od e a lw i t hh i g hd i m e n s i o np r o b l e m s ．i n v a r i a m m a r t i f o l d h a s i t s s

14、p e c i a l s i g n i f i c a n c e i n t h e c o n t r o l o fn o n h o l o n o m i c c o n t r o ls y s t e m s ．4 ． S t a t eo b s e r v a t i o np r o b l e mh a si t s s i g n i f i c a n c ej nt h ec o n t r o l o

15、fn o n h o l o n o m i cc o n t r o l s y s t e m s ．O u t p u t f e e d b a c k c o n t r o l p r o b l e m i S a c h a l l e n g e t o p i c o fn o n h o l o n o m i c c o n t r o l s y s t e m s D y n a m i co u t p u

16、 t f e e d b a c k c o n t r o l b a s e d o no b s e r v e ri sa p p l i e dt or e a l i z eg l o b a l l yk - e x p o n e n t i a l l y g r a d u a l l y t r a c k i n gc o n t r 0 1 ．5 V a r i a b l e s t r u c t u r

17、ec o n t r o l i S a p p l i e d t o n o n h o l o n o m i cc h a i n e ds y s t e ma n di t sr o b u s t p e r f o r m a n c ei S a n a l y z e d 。S i n c ev a r i a b l es t r u c t u r e c o n t r o ln e e da l l t h

18、es y s t e m s t a t e s t o b e k n o w n ．v a r i a b l e s t r u c t u r e c o n t r o l b a s e d o n o b s e r v e r j Sd e s i g n e dt or e a l i z eg l o b a l l ye x p o n e n t i a l l ys t a b i l i z a t i o

19、no f n o n h o l o n o m i cc o n t r 0 1s y s t e m ．6 ． R o b u s t b a c k s t e p p i n g c o n t r o l i S a p p l i e d t o u n c e r t a i n n o n h o l o n o m i c c h a i n e ds y s t e m t Os o l v ei t su n c

20、e r t a i n t y p r o b l e ma n d i t sr o b u s tp e r f o r m a n c e i Sa n a l y z e d t os o m e u n c e r t a i n t y ，K e y w o r d s ：N o n h o l o n o m i c c o n s t r a i n t ；l n v a r i a n t m a n i f o l