摘要：为了设计和验证小型无人直升机的姿态稳定控制器,根据小型无人直升机的基本原理,设计了小型无人直升机试验平台模拟真实小型无人直升机的姿态运动.将旋翼产生的升力作为外力加载在机体上,利用拉格朗日方程建立了简化试验平台的姿态动力学方程.设计以修正PD控制算法为核心的分层递解姿态控制器.把系统一部分状态作为另一部分状态的控制量,将欠驱动问题转化为完全驱动问题,实现试验平台3个姿态角的稳定控制.最后,运用Matlab中的Simulink仿真以及实物试验,验证了所提出的设计方法是正确可行的.

摘要：现有的状态空间反步法存在着设计上的问题,如对非线性函数求导的项数过多,且鲁棒性较差。结合一类欠驱动系统的控制设计,提出一种频域反步设计方法。该方法不同于标准的反步法,不是在每一步加一个积分器,而是每一步设计一个输出反馈回路。这样系统将更为紧凑,也更便于实现。每一步的回路都采用H∞设计。为了解决线性化设计可能带来的非线性尖峰现象,控制回路中增加饱和设计。以无动态联系的欠驱动系统为例来进行讨论。因为这类系统是欠驱动系统设计的难点,其相对阶不能定义,且其未建模非线性不能用有界算子来描述,而且还起一种正反馈的作用。

摘要：针对一类模型结构为非下三角的欠驱动系统,在反步法的框架下研究了其非线性输出跟踪控制问题.鉴于在此类欠驱动系统的反步法设计中,沿用一般下三角系统的偏差难以镇定全部的偏差动态,由此引入了"联系函数"的概念.在反步法设计中,构造了异于下三角系统的偏差,设计了状态反馈跟踪控制器,保证了系统偏差的全局一致渐近稳定性.仿真结果表明该设计方法是有效的.

摘要：针对一类欠驱动系统的稳定控制问题,提出了一种解耦滑模控制器的设计方法.首先将整个系统分成2个子系统,分别设计2个子系统的滑动面.然后利用其中一个子系统滑动面的反正切函数来构造一个中间变量,将该变量引入到另一个子系统的滑动面中,进而构造出整个系统的滑动面.最后利用等效控制法求取系统在该滑动面上的等效控制量,并采用李雅普诺夫稳定性定理设计系统的切换控制量,从而获得系统最终的控制输入量.该方法解决了传统解耦滑模控制方法中存在的控制系统稳定性无法保证的问题,并可简化解耦滑模控制器的设计.从理论上分析了系统各个滑动面的渐近稳定性,并且通过桥式吊车系统的仿真实验验证了该方法的有效性.

摘要：针对一类欠驱动系统的跟踪控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的控制策略.首先给出一种基于跟踪误差的输出函数,通过等式变形和Butterworth低通滤波器解决未知控制方向问题;其次,引入一种新型非线性干扰观测器,对系统未知模型进行补偿,使控制器的设计无需知道系统的结构和参数;再次,通过对系统的内部动态和外部动态的分析,证明闭环系统的输出收敛于原点,跟踪误差信号一致最终有界;最后,将该方法应用于小车倒立摆模型,仿真结果表明了所提出方法的有效性.

摘要：在运动控制领域,欠驱动机械系统通常需要满足一系列的等式约束(完整或非完整的)以便获得较好的运动表现,同时出于安全考虑还需要满足一定的不等式约束条件.本文提出了一种约束跟随控制方法,用以解决同时含等式和不等式约束的欠驱动系统控制问题.该控制设计主要分为两步:第1步:只考虑系统需要满足的等式约束,运用约束跟随控制方法推导出基于系统模型的状态反馈控制律;第2步:考虑系统需要满足的不等式约束,先通过状态变量映射将不等式约束整合到原等式约束中以得到新的等式约束,再基于新的等式约束和第1步所述的约束跟随控制方法,推导出系统所需的状态反馈控制律.将该约束跟随控制方法应用于三自由度非线性强耦合的欠驱动平面垂直起降(PVTOL)飞行器.仿真结果表明,该控制方法能有效处理PVTOL飞行器运动过程中需满足的等式约束(轨迹跟踪和姿态保持)和不等式约束(边界服从).

摘要：为实现一类不确定欠驱动系统在未知干扰情况下的鲁棒控制,针对传统滑模控制中存在的抖振问题,提出一种基于二次型Lyapunov函数的二阶Super-Twisting自适应滑模控制策略.首先,控制器的不连续项采用二阶Super-Twisting算法,将不连续控制作用在滑模量的二阶导数.然后,针对滑模面受不确定干扰影响的情况,为调节参数设计一种自适应律方法,该方法不受传统二阶滑模控制中干扰项的一阶导数边界已知的条件限制,保证滑模面在有干扰情况下的收敛,削弱控制器输入的抖振现象.最后,以两轮自平衡车为实验对象验证该方法,并与传统滑模及普通二阶滑模方法做仿真对比.仿真结果表明文中所提的二阶自适应滑模控制方法在控制效果和降低抖振方面表现更优.

摘要：针对以倒立摆系统为代表的一类具有两个自由度的欠驱动系统,设计了模糊聚合式递阶滑模控制器。通过利用此类系统的物理结构特性,设计了具有聚合式分层递阶结构的滑动超平面,利用Lyapunov直接方法求取了总控制律,从理论上证明了各级滑动超平面的渐近稳定性,并且根据聚合式滑动超平面的可达性条件,设计了控制器增益的模糊调节器。仿真结果表明了所设计的控制器在此类欠驱动系统中的有效性。

摘要：本文针对欠驱动Pendubot机器人系统,提出一种简单可靠的摇起及平衡控制策略。通过利用模糊控制及全状态反馈控制技术来分别设计摇起控制器及平衡控制器,其中模糊摇起控制器的设计使得系统的摇起可靠性得到大大的加强,并缩短了响应时间,两个控制器的转换通过转换装置实现。最后的仿真结果验证了算法的有效性。

摘要：为提高一类欠驱动系统的控制精度和抗扰动能力,提出一种变结构自抗扰控制策略。构建了一种新型的qal函数,解决了传统非线性函数在原点处不够平滑导致的抖振现象和误差增益较大的问题。设计了2个线性跟踪微分器用于精确跟踪欠驱动倒立摆系统位移和速度的实时信号和参考的信号。基于新型非线性qal函数设计了观测性能较好的改进型扩张状态观测器,对欠驱动系统的输出角度及角速度进行实时估计,设计了线性控制率将2个输出量组合成控制量,实现对2个输出量的良好控制。以欠驱动系统的控制电机和欠驱动系统倒立摆为实验对象进行了实验,并将实验结果与传统自抗扰控制和差分进化算法ADRC进行了对比分析,验证了欠驱动系统的变结构自抗扰控制方法的优越性和可行性。