不確定非線性力學系統兩類新型控制策略研究

《不確定非線性力學系統兩類新型控制策略研究》是依託北京航空航天大學，由霍偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：不確定非線性力學系統兩類新型控制策略研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：霍偉
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目研究不確定非線性力學系統的兩類新型控制設計方法。一是研究將申請人近年提出的單輸入二階不確定非線性系統的預測變結構控制方法推廣到多輸入和高階不確定非線性系統，建立不含滑動面的變結構控制設計理論，從根本上消除傳統滑模變結構控制的主要缺點- - 抖振。二是將受控Lagrange函式法與基於無源性的控制設計方法相結合，發展不確定欠驅動非線性動力學系統軌跡跟蹤的自適應和魯棒控制設計方法，使受控Lagrange函式法從只適於解決已知模型的欠驅動系統鎮定問題，發展為可用於解決含模型不確定性欠驅動系統的跟蹤問題。所得到的理論結果將用於幾類典型不確定非線性力學系統控制的仿真與套用研究。

結題摘要

本項目對非線性力學系統的兩種新型控制策略進行了理論和實驗研究，主要成果包括以下三方面：1. 基於受控Lagrange函式法的欠驅動力學系統控制研究將受控Lagrange函式法與反饋線性化方法相結合，提出了欠驅動系統受控閉環系統的期望形式，推導出控制和期望軌跡應滿足的匹配條件和保證漸近穩定性的秩條件，形成用矩陣形式表示的、更易於理解和套用的欠驅動力學系統控制設計方法。將受控Lagrange函式法與無源性理論相結合，給出了欠驅動系統期望閉環方程中阻尼陣的表達式，進一步簡化了控制設計的匹配條件和穩定性分析，並可通過調節阻尼陣增益方便地調整閉環系統性能, 為解決欠驅動系統的控制設計問題提供了一種簡便有效的新方法。2．不確定非線性力學系統預測變結構控制方法的改進和套用研究改進了我們所提出的不確定非線性力學系統預測變結構控制設計方法，克服了因保守的預測估計引起的原點附近抖振，提高了閉環系統動靜態性能，並將改進結果套用於直流電動舵機伺服控制系統，驗證了其優越性。3．欠驅動無人飛行器控制設計和實驗研究將理論研究成果套用於三類典型的含模型不確定性欠驅動無人飛行器：微型無人直升機、平流層飛艇和平流層衛星，將欠驅動系統控制設計方法與制導方法、軌跡線性化方法、Backsteping方法、無源性理論等結合，對這三類欠驅動無人飛行器設計了多種新型自適應和魯棒軌跡跟蹤和路徑跟蹤控制器，並通過在低空無人飛艇和自製微型無人直升機上的實驗研究，驗證了所提出控制方法的有效性和實用性。