针对具有单电机驱动的欠驱动TORA(Translational oscillators with rotating actuator),设计只需要转子位置反馈实现系统两自由度稳定的控制算法。基于TORA的动力学模型,从能量的角度出发,证明了系统的无源特性;在此基础上设计了一个包...针对具有单电机驱动的欠驱动TORA(Translational oscillators with rotating actuator),设计只需要转子位置反馈实现系统两自由度稳定的控制算法。基于TORA的动力学模型,从能量的角度出发,证明了系统的无源特性;在此基础上设计了一个包含系统能量项的控制李亚普诺夫函数,通过李亚普诺夫稳定性定理得到只需要反馈系统驱动自由度状态变量的控制器。进一步设计高通滤波器,通过驱动转子位置高质量复现其转动角速度,从而得到只需要驱动转子位置反馈的稳定控制算法。采用拉萨尔不变性原理分析了控制系统的稳定性。数字仿真实验证明了控制算法的有效性。展开更多
针对TORA(Translational oscillator with rotating actuator)系统的镇定控制问题,提出一种基于θ-D方法的非线性最优控制方案.应用拉格朗日方程建立TORA系统的数学模型,为保证状态空间形式的TORA系统数学模型中状态向量系数矩阵A(x)能...针对TORA(Translational oscillator with rotating actuator)系统的镇定控制问题,提出一种基于θ-D方法的非线性最优控制方案.应用拉格朗日方程建立TORA系统的数学模型,为保证状态空间形式的TORA系统数学模型中状态向量系数矩阵A(x)能够分离出常值矩阵,且其能与控制位置矩阵构成可控对,采用不同于传统形式的解耦坐标变换对TORA系统进行了处理,以此为基础为TORA系统设计基于θ-D方法的非线性最优控制器,该控制方案可离线得到控制输入的显示表达式.通过数值仿真以及与基于局部线性化的线性最优控制方案进行比较,验证了所提非线性最优控制方案所具有的良好瞬态性能.展开更多
欠驱动(Translational Oscillators with Rotating Actuator,TORA)系统的传统控制目标是实现平衡点的稳定控制,文中针对系统的周期性振荡轨迹给出易于实现的模糊控制设计方法。首先,基于欠驱动TORA系统的动力学分析,考虑振荡平台的振荡...欠驱动(Translational Oscillators with Rotating Actuator,TORA)系统的传统控制目标是实现平衡点的稳定控制,文中针对系统的周期性振荡轨迹给出易于实现的模糊控制设计方法。首先,基于欠驱动TORA系统的动力学分析,考虑振荡平台的振荡频率,设计一种振荡平台周期运动、转动小球匀速转动的周期性目标动态轨迹。其次,基于对状态变量的分析,选择能量误差作为模糊控制系统的输入量以降低模糊控制器的维度,采用单边论域隶属度函数设计模糊控制规则,采用重心法进行解模糊化,得到易于实现的模糊控制器。最后,仿真和实验结果验证了所提控制方案的有效性。展开更多
欠驱动TORA(Translational oscillators with rotating actuator)传统控制目标是实现平衡点的稳定控制。针对系统的周期性振荡轨迹,研究实用的轨迹跟踪控制方案。通过分析TORA系统的动力学,得到平移小车的自然振荡周期,在此基础之上设...欠驱动TORA(Translational oscillators with rotating actuator)传统控制目标是实现平衡点的稳定控制。针对系统的周期性振荡轨迹,研究实用的轨迹跟踪控制方案。通过分析TORA系统的动力学,得到平移小车的自然振荡周期,在此基础之上设计一种平移小车周期运动和旋转小球保持定值的动态轨迹。为实现系统动态轨迹的跟踪控制,基于系统状态变量的轨迹跟踪误差设计模糊控制系统;通过设计融合函数合并系统状态变量,将模糊控制器的输入数由4减少到2,再设计模糊控制规则,得到易于实现的模糊控制器。最后,仿真和实验结果验证了所提控制方案的有效性与实用性。展开更多
文摘针对具有单电机驱动的欠驱动TORA(Translational oscillators with rotating actuator),设计只需要转子位置反馈实现系统两自由度稳定的控制算法。基于TORA的动力学模型,从能量的角度出发,证明了系统的无源特性;在此基础上设计了一个包含系统能量项的控制李亚普诺夫函数,通过李亚普诺夫稳定性定理得到只需要反馈系统驱动自由度状态变量的控制器。进一步设计高通滤波器,通过驱动转子位置高质量复现其转动角速度,从而得到只需要驱动转子位置反馈的稳定控制算法。采用拉萨尔不变性原理分析了控制系统的稳定性。数字仿真实验证明了控制算法的有效性。
文摘针对TORA(Translational oscillator with rotating actuator)系统的镇定控制问题,提出一种基于θ-D方法的非线性最优控制方案.应用拉格朗日方程建立TORA系统的数学模型,为保证状态空间形式的TORA系统数学模型中状态向量系数矩阵A(x)能够分离出常值矩阵,且其能与控制位置矩阵构成可控对,采用不同于传统形式的解耦坐标变换对TORA系统进行了处理,以此为基础为TORA系统设计基于θ-D方法的非线性最优控制器,该控制方案可离线得到控制输入的显示表达式.通过数值仿真以及与基于局部线性化的线性最优控制方案进行比较,验证了所提非线性最优控制方案所具有的良好瞬态性能.
文摘欠驱动(Translational Oscillators with Rotating Actuator,TORA)系统的传统控制目标是实现平衡点的稳定控制,文中针对系统的周期性振荡轨迹给出易于实现的模糊控制设计方法。首先,基于欠驱动TORA系统的动力学分析,考虑振荡平台的振荡频率,设计一种振荡平台周期运动、转动小球匀速转动的周期性目标动态轨迹。其次,基于对状态变量的分析,选择能量误差作为模糊控制系统的输入量以降低模糊控制器的维度,采用单边论域隶属度函数设计模糊控制规则,采用重心法进行解模糊化,得到易于实现的模糊控制器。最后,仿真和实验结果验证了所提控制方案的有效性。
文摘欠驱动TORA(Translational oscillators with rotating actuator)传统控制目标是实现平衡点的稳定控制。针对系统的周期性振荡轨迹,研究实用的轨迹跟踪控制方案。通过分析TORA系统的动力学,得到平移小车的自然振荡周期,在此基础之上设计一种平移小车周期运动和旋转小球保持定值的动态轨迹。为实现系统动态轨迹的跟踪控制,基于系统状态变量的轨迹跟踪误差设计模糊控制系统;通过设计融合函数合并系统状态变量,将模糊控制器的输入数由4减少到2,再设计模糊控制规则,得到易于实现的模糊控制器。最后,仿真和实验结果验证了所提控制方案的有效性与实用性。
基金The National Natural Science Foundation of China(51807106)The Key Project of National Natural Science Foundation of China(51237005)the Natural Science Foundation of Hebei Province(Youth Foundation)(E2014202137)~~
文摘针对欠驱动RTAC(rotational/translational actuator)的镇定问题,提出了一种滑模自抗扰控制方法,通过对总扰动的观测和补偿降低了未知扰动对RTAC的影响.为克服RTAC的欠驱动特性,所提方法通过将可驱动的摆球角度和无驱动的小车位置两个状态相结合,构建出虚拟被控量作为系统输出,从而使RTAC的动力学模型转换为非欠驱动模型.基于重建的模型设计线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)和滑模控制器,并采用Lyapunov方法证明RTAC的闭环稳定性,实现了RTAC的镇定控制,有效抑制了小车的振荡.最后,通过数值仿真和硬件实验验证了所提控制方法的有效性,与已有方法的对比分析证明该方法具有良好的控制性能.
