一类欠驱动机械系统的智能控制研究

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1、—．．—～一。—!童—鍪摘要欠驱动机械系统控制研究具有重耍的理论意义和实用价值，输入的缺失使褥英控裁闯遂成为了～个具有挟战往的燕点骚究阔蘧。对于欠驱动桥式纂车系统的控制，其实用价值更加明龆，并且包含了欠驱动机械系统的各种控制问题。本文戳欠驱磊辘藏系统为营暴，浚解块耩式舄车系统中懿控裁溺蘧为主线，终合中圈科学院“百人计划”项目“智能控制方法及应用研究”和留学归国人员辩磷弱动萎金壕霞“甏蠢复杂繁统蠡毒穰鞠整理模型羲磁究”震开智能羧期疆究。首先对欠驱动机械系统及其控制问题进行了介绍，综述了国内外欠驱动机械系统l=i及骄式摹车悉统控翻转研究逶震，莠分绍了逡踅鸷暴鞫论文主要密容。其次

2、利用拉格朗目力学建立了欠驱动机械系统的数学模型，并分析了其模警祷髅。将欠疆动枫械系统部分线往化为仿骛章罪线程系统，分辑了魏寒黠予系统可控性的影响，得出了系统近似线性可控的条件。第三，针对一类藏有多个子系统躺非线瞧欠驱动梳棱系统，提交T一种蠢适应滑模模糊控制方法。该方法根据系统输出实时调节滑模面斜率和各子系统在系统控制中斡作用，使系统敬得了较好静动悉注麓。麓四，简单地介绍了含载荷升降的二维桥式吊车的路径产生方法，利用滑模控制的跟踪往和鲁棒往设计了路径鞭踪控翩算法。并用蠡调节模籁推理实时调节各自由度在系统控制中的作用，提高了系统控制性能。第五，建立了二缀摆桥式带车系统的数学模型

3、，诞瞬了箕作秀欠驱动橇躐系统蚋无源毂，分析了影响其两个固有频率的系统参数。利用其无源性设计了基于无源的控御方法，仿真展示了萁丰富的动态特性和基于无源控制静有效性。第六，建立了二维运输攒式吊车系统的实验平台并研究了其控制问题。介绍了其硬件结构和具体实现；详细分}斥和设计了角度传感器：建立箕数学模型_并进行了分析；实现了控制算法，荠给出了实验结果和分析。最后，对取得的研究成第进行了总结，并展望了需要进一步研究的]：作。荚键词：欠驱动税禳系统，褥式嚣车，漆模摸期控翻，鹣径疆爨，基予无源的控制ResearchonIntelligentControlofaClassofUnder．a

4、ctuatedMechanicalSystemsAbstractTheresearchoncontr01olunderactuatedmechanicalsystemsisveryvaluableinboththeoryandapplications，andhasbeenachallengingresearchfocusbecauseofthelacknessofcontrolinputs．Theapplicablevalueismoreobviousincontrollingunderactuatedoverheadcranes，andoverheadcraneshave

5、allcontroiproblemsofunderactuatedmechanicalsystems．Inthisdissertation，theintelligentcontrolproblemsofanoverheadcranearestudiedasallunderactuatedmechanicalsystemwiththesupportoftheHundredTalentsProgramofChineseAcademyofSciences‘。ResearchesofIntelligenceControlMethodsandTheirApplications”，an

6、dtheprojectSponsoredbytheScientificFoundationfortheReturnedOverseasChineseScholars，StateEducationMinistry“ResearchofFuzzyInferenceModelforComplexSystems”．Firstly，theunderactuatedmechanicalsystemsandtheircontrolproblemsareintroduced．andtheresearchstatusofcontrolofunderactuatedmechanicalsyst

7、emsandoverheadcranesisreviewed．Secondly,mathematicalmodelofundemctuatedmechanicalsystemsisestablishedwithLagrangemechmlics，andtheirmodelpropertiesareanalyzed．Theunderactuatedmechanicalsystemsaretransmrmedtoaffinenonlinearsystemswithpartialfeedbacklinearization