一类欠驱动系统的分层递阶滑模控制方法研究

欠驱动系统是指独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统，能节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度，在实际应用和科研中有着广泛应用，但存在高度非线性、参数不确定性、多目标控制要求、控制量受限等问题。传统滑模控制尽管在滑动平面上对系统的外部干扰和系统的参数摄动具有不变等特性，但通常并不能直接应用于欠驱动系统。因此研究针对欠驱动系统的新型结构滑模控制方法既有重要的理论价值又有实际意义。本课题以一类带重力项的欠驱动系统为研究对象，按照控制受限与否，开展基于聚合式分层递阶结构的滑模控制方法研究和基于增量式分层递阶结构的滑模控制方法研究，提出相应的控制器设计方法，并以桥式吊车、欠驱动机器人Pendubot、二级倒立摆系统为具体应用对象，进行计算机仿真及桥式吊车的控制实验，验证方法的有效性。