基于关联跟踪目标的一类欠驱动系统跟踪控制设计研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于关联跟踪目标的一类欠驱动系统跟踪控制设计研究史彦二○一八年五月分类号：TP273学校代号：11845UDC：密级：学号：2111504099广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于关联跟踪目标的一类欠驱动系统跟踪控制设计研究史彦指导教师姓名、职称：王银河教授学科(专业)或领域名称：控制科学与工程学生所属学院：自动化学院论文答辩日期：2018年05月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster（Master

2、ofEngineeringScience）ResearchonTrackingControlDesignofaClassofUnderactuatedSystemsBasedonAssociatedTrackingTargetsCandidate:ShiYanSupervisor:Prof.WangYinheMay2018SchoolofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要欠驱动系统是指系统独立的控制输入维度少于系统自由度维

3、度的一类系统，也是在控制研究领域中非常常见的一类系统。按照系统的输入可否直接影响系统状态可将系统分成直接受控子系统和间接受控子系统，其中直接受控子系统受控制输入的直接影响达到控制目标，而间接受控制子系统是通过系统状态之间的耦合关系来达到控制目标。在进行欠驱动系统跟踪控制时，由于间接受控子系统的没有直接受控，因此可以考虑将其对参照值的要求通过系统内部的联系转移为对直接受控子系统的参照值的要求，那么跟踪目标参照值之间就不是相互独立的，而是有一定的关联关系。本文以欠驱动系统为研究对象，在其跟踪目标相互关联情况下进行跟踪控制时，提出了合适的控制方法使欠驱动

4、系统达到控制目的。全文概述如下：第一章简单说明了本文的研究背景及意义，介绍了欠驱动系统及其应用现状和发展趋势情况，列举了一些常见的欠驱动系统模型；第二章作为引入本文主要研究方法的启发章，通过对永磁同步电机在直轴电流分量i0的情况下的矢量控制策略的分析，d在对电流、电压和转速做跟踪控制时，考虑了跟踪控制目标相互之间有一定的关联关系，由此提出了基于关联跟踪目标的一类欠驱动系统跟踪控制问题。第三章针对基于参考跟踪目标关联的一类欠驱动系统跟踪控制问题，做进一步的分析研究，给出了统一的跟踪控制设计方法，并通过永磁同步电机和球杆系统的数值仿真实验验证了控制方

5、法的有效性，同时对控制器的鲁棒性进行了仿真分析；第四章在直接受控子系统存在不确定干扰的情形下，进一步讨论了基于关联跟踪目标的欠驱动系统的跟踪控制问题，设计了带有自适应律的控制器进行跟踪控制，同时通过永磁同步电机和球杆系统进行了数值仿真，并分析了仿真结果,验证了控制方法的有效性。第五章对全文进行了总结，对基于关联跟踪目标的欠驱动系统跟踪控制问题的后续的研究和工作做了进一步说明。关键词：欠驱动系统；关联跟踪目标；跟踪控制；自适应I广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTUnderactuatedsystemsareregardedasaclassofs

6、ystemsinwhichthedimensionofindependentcontrolinputsisfewerthanthedimensionoffreedom,andareverycommoninthefieldofcontrolresearch.Theunderactuatedsystemmaybedividedintothedirectlycontrolledsubsystemandtheindirectlycontrolledsubsystemaccordingtowhetherthesysteminputdirectlyaffect

7、sthesystemstate.Thedirectlycontrolledsubsystempossessesitselfcontrollerforreachingthecontroltarget,whiletheindirectlycontrolledsubsystemchangeitsstateonlybythroughthecouplingrelationshipwiththedirectlycontrolledsubsystem.Duringtrackingcontroloftheunderactuatedsystem,sincethein

8、directlycontrolledsubsystemisnotunderdirectcontrol,itisconsid