一类欠驱动系统的稳定控制研究

摘要

欠驱动系统是指系统独立控制变量的个数比系统自由度个数少的一类非线性系统。由于其独立控制变量个数较少，必然就减少了执行元件的个数，同时也减轻了系统的重量，总体上降低了控制系统设计的成本。本文以欠驱动系统为研究对象，以双摆桥式吊车系统为具体对象，提出了适合欠驱动系统的多种稳定控制策略。主要完成了以下工作:
　　首先，对于先前学者关于欠驱动系统的研究进行了回顾，总结各类关于欠驱动系统控制算法的优点和缺陷，最后提出本文中所涉及的算法在控制上的改善和创新。
　　第二，利用拉格朗日能量平衡法，针对本文中的欠驱动研究对象——双摆桥式吊车系统，进行了建模，得到其动力学模型。
　　第三，根据已经建立的动力学模型和通过数学转换得到的状态空间方程，设计了双摆桥式吊车系统的滑模控制算法，并详细介绍了滑模算法中各参数的设计及选取原则，最后通过设计的算法仿真软件进行了验证和讨论。
　　第四，在不依据双摆桥式吊车系统的数学模型的情况下，将其当成一个“黑匣子”，设计了单输入规则动态加权模糊算法，该控制算法是模糊控制算法的一种改善型算法，很好的简化了模糊规则的设计，同时介绍了该算法中参数的选取原则，最后通过设计的算法仿真软件进行了验证和讨论。
　　第五，针对前面几种算法的缺陷，提出了输入成形器，该控制器与各类控制算法相结合，可以很好的消除余震，最后通过仿真对比验证该控制器的有效性。
　　最后，总结全文的优缺点，指出了今后的研究方向。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 欠驱动系统的国内外研究现状

1．3 桥式吊车系统的国内外研究现状

1．4 本论文研究的主要内容

第2章 系统模型的建立

2．1 引言

2．2 刚体动力学

2．3 桥式吊车系统的模型

2．3．1 运动平衡方程

2．3．2 状态空间方程

2．3．3 系统方程线性化

2．4 本章小结

第3章 欠驱动系统的滑模控制方法

3．1 引言

3．2 滑模控制器的设计

3．2．1 滑模控制的定义

3．2．2 滑模控制器的设计

3．3 滑模控制器的设计

3．4 仿真程序的设计

3．5 仿真结果

3．6 本章小结

第4章 单一输入规则动态加权模糊方法

4．1 引言

4．2 单一输入规则动态加权模糊方法的设计

4．2．1 单输入规则动态加权模糊控制的概念

4．2．2 控制器设计

4．2．3 控制参数的设计

4．2．4 设置动态加权数

4．3 控制器的设计

4．4 仿真结果

4．5 本章小结

第5章 欠驱动系统的输入成形控制算法

5．1 引言

5．2 输入成形技术

5．3 桥式吊车的输入成型器的设计

5．4 仿真结果与分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

作者简介