摘要：本书介绍一类单输入欠驱动机械系统的自适应控制的最近进展。一个欠驱动系统是机械系统由执行机构少于其自由度的系统。因为某些运动自由度不是直接由执行机构控制的，通常是具有挑战性的。然而，许多现实生活系统是欠驱动的，因此研究其控制器的设计是非常重要的。众所周知，欠驱动系统的欠驱动动力学是独一无二的，每一个特定的控制方案需要稳定的闭环系统。

摘要：四旋翼作为典型的欠驱动系统,传统情况主要依靠PID控制器进行控制,PID控制器参数对于四旋翼飞行静态性能和动态性能均有较大影响。提出一种基于遗传算法的四旋翼PID控制器参数整定方法,利用遗传算法良好的寻优特性,结合四旋翼自身动力学方程,对传统的四旋翼模糊PID控制器进行参数优化,并通过MATLAB的SIMULINK工具箱仿真验证优化结果的稳定性。

摘要：针对二维欠驱动桥式起重机的防摆定位控制问题,提出了一种新型动态滑模变结构控制方法,该方法在普通动态滑模策略的滑模面设计中揉入了驱动控制力的一阶微分,通过积分环节得到时间域连续的驱动控制力,同时采用Sigmoid函数作为切换函数,籍此实现桥吊系统抑制抖振的目的.本文利用李雅普诺夫函数证明该方法具备全局稳定性,并进行了仿真分析.对比实验表明:本文提出的二维动态滑模变结构的桥吊防摆定位控制更加快速明显,其抑制抖振的效果更加有效,并且对不同的负载质量和摩擦阻尼具有更强的鲁棒性.

摘要：针对二自由度船舶运动非线性系统的镇定控制问题,根据滑模控制对系统的外界干扰具有鲁棒性的特点,提出了稳定滑模控制算法,该方法首先从船舶运动系统中的各个子系统任取出一个变量,组合成一个中间变量;之后以中间变量为出发点构造系统的滑模函数,从滑模控制器设计的角度来求取控制率,保证中间量在有限时间内可以收敛到平衡点,从而保证系统状态收敛到收敛域内,进而保证镇定控制问题的稳定性,仿真结果表明了该控制算法的有效性。

摘要：桥式吊车作为一种典型的欠驱动系统,已经在现代工业生产运输过程中得到了广泛的应用。但当吊车系统中的负载体积过大或吊钩质量较大时,桥式吊车系统会呈现双摆特性,增加控制难度。针对这一问题,提出了一种基于摆角约束的双摆桥式吊车轨迹规划策略,以更方便地考虑摆角约束。首先,设计能够满足摆角约束的摆角运动曲线,并由台车运动与两级摆角之间的耦合关系得出台车加速度轨迹;然后,构造关于时间和最大摆角的目标函数;最后,将轨迹规划问题转化成一个可利用粒子群算法来求解的优化问题。MATLAB仿真对比结果表明,该方法在实现台车快速精准定位的同时,能有效抑制两级摆动及残余摆动,在系统参数改变时仍具有较好的鲁棒性,可尝试应用于实际工作中。

摘要：随着科技的发展和对控制理论的深入研究,轮式移动机器人被用来执行各种具有危险性的任务,如海底探测、抗震救灾等,其在工业、军事等领域均有广泛的应用。移动机器人工作环境的复杂性和工作参数的多变性对其控制方式有极高的要求,同时轮式移动机器人在运动学方程中是一个典型的欠驱动控制系统。因此,采用滑模控制算法将被控系统分为了内外环的结构,分别设计控制律以实现对系统的精确控制。

摘要：欠驱动系统是一类控制器少于系统自由度的二阶非完整系统,在工程技术领域有着广泛的应用背景。针对欠驱动Acrobot机械臂系统,提出一种简单可行的摇起和平衡控制策略。运用部分反馈线性化的状态反馈控制设计摇起控制器,利用模糊控制技术设计平衡控制器,两个控制器通过切换装置实现转换。通过与T-S型的模糊控制器仿真结果进行比较,验证了该方法的有效性。

摘要：针对四旋翼飞行器欠驱动系统,设计一个自适应滑模控制器,该控制器能有效减小系统不确定性的影响以及滑模控制器在系统控制过程中产生的抖振。对飞行器进行数学建模,推导出系统的动力学方程,根据李雅普诺夫理论推导得到自适应滑模控制器的表达式,并证明了其稳定性。MATLAB仿真与实验平台测试结果表明,该自适应滑模控制器与传统的PID及普通滑模控制器相比,具有响应速度快、抖振小、鲁棒性强等特点。

摘要：桥式起重机防摆控制系统具有高度非线性、欠驱动特性,定位和摆角相互影响,绳长和负载质量经常变化,且存在空气阻尼和摩擦等不确定性因素,因此,常规的线性防摆控制方法往往防摆效果不理想。针对上述问题,在考虑负载的提升过程及绳长的变化前提下,建立了欧拉-拉格朗日三维误差系统;通过对系统进行无源性分析,结合无源控制和滑模控制各自的优点,设计了基于滤波器的无源滑模控制器,构造了Lyapunov能量函数且证明了其稳定性。防摆控制系统结构简单,不但消除了滑模控制高频抖振现象,使得系统渐近稳定,而且有效地实现了小车的快速定位和负载的有效防摆,提高了系统的鲁棒性,改善了系统的控制性能。仿真结果验证了控制方案的正确性和有效性。

摘要：对于非线性、强耦合的欠驱动两杆机器人Pendubot,采用改进的线性二次型调节器(LQR)进行不稳定平衡位置的平衡控制。首先,对Pendubot系统的动力学方程进行分析,并在平衡位置进行线性化。然后,平衡状态下力矩不为0的平衡位置进行控制时,对LQR控制器进行改进,设计了一个补偿参数,并给出了补偿参数的详细计算方法。最后,采用建立系统的仿真模型,并通过仿真实验进行验证。实验结果表明,改进的LQR方法能够使系统稳定在设置的平衡位置。