欠驅(qū)動TORA系統(tǒng)運動控制研究.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)的控制問題成為了近些年的熱點。而非線性系統(tǒng)中的欠驅(qū)動系統(tǒng)由于輸入的缺失,導(dǎo)致其控制問題極具挑戰(zhàn)性。TORA系統(tǒng)是一個欠驅(qū)動的四階非線性基準系統(tǒng),來源于航天衛(wèi)星共振俘獲現(xiàn)象和旋轉(zhuǎn)機械裝置,是一個構(gòu)想出來的用來研究控制理論的平臺,對其控制理論的研究有著很重要的理論價值。
　　針對兩自由度的欠驅(qū)動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)的動力學模型,并進行仿真實驗來驗證搭建模型的有效性。為了便于控制器的設(shè)計,將系統(tǒng)進行部分反饋線性化,使用坐標變換將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為嚴格反饋的級聯(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,能控性和能觀測性等系統(tǒng)特性,加深對系統(tǒng)的了解,并為控制器設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
　　然后提出一種基于反步滑模法的控制器設(shè)計方案,將系統(tǒng)分為若干個子系統(tǒng),利用反步法來設(shè)計每個子系統(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,使每個子系統(tǒng)都漸進穩(wěn)定到原點,在最后求取實際控制量的時候加入滑模控制來補償系統(tǒng)參數(shù)的不確定性。這種控制方案可以使系統(tǒng)在受到擾動或是系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變的時候,從初始狀態(tài)快速穩(wěn)定到平衡點處。通過仿真實驗驗證算法的正確性,并通過對比實驗證明這種控制方案具有很強的魯棒性。
　　采用機械軟件Solidworks設(shè)計TORA系統(tǒng)的機械本體,并對其電氣平臺和機械平臺進行搭建,對電機及其驅(qū)動器、編碼