非線形非最小位相系における制御則の近似的設計法に関する研究

非线性非最小相位系统控制律近似设计方法研究

基本信息

批准号：
13750424
负责人：
横道政裕
金额：
$ 0.77万
依托单位：
University of Miyazaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

非線形非最小位相系,特に近似系が最小位相系となる弱最小位相系のトラッキング制御問題において,近似系に対する入出力線形化法を用いたトラッキング制御則のフィードフォワード部分に用いられる目標軌道(仮想目標軌道と呼ぶ)を動径基底関数によって表現し,仮想目標軌道をチューニングすることによって追従性能及び閉ループ系の安定性を改善する方法を開発し,垂直離着陸機の水平方向への機体の移動問題に適用し,大幅に制御性能が改善されることが確認された。また、非線形非最小位相系の一種である非ホロノミックな拘束を受ける劣駆動型移動ロボットなどのドリフトレスシステムに対して漸近的トラッキングを達成するためには,その制御則の中にはフィードバック安定化の項が含まれる。閉ループ系全体の制御性能は安定化の部分にも依存するが,従来提案されている時変フィードバックの設計法の持つ,多大な入力が必要,収束が遅い,という問題に対して,ドリフトレスシステムの持つ時間スケール変換に対する有用な性質を用いて時間と状態に依存する時間スケール変換(ゲイン変換)を適用することによって制御性能を改善し,また、事前に与えられた入力制限を満たすような安定化フィードバックを設計する方法を開発した。また、現実の移動物体のようにアクチュエータの動特性を考慮する必要がある場合に,積分器バックステッピング法を用いて改善された制御則を拡張する方法を開発した。

在非线性非最小相位系统，特别是近似系统为最小相位系统的弱最小相位系统的跟踪控制问题中，目标轨迹（虚轨迹（称为目标轨迹）我们提出了一种通过调整径向基函数表示的虚拟目标轨迹来提高闭环系统跟踪性能和稳定性的方法，并将其应用于垂直起降飞机的水平运动问题，取得了显着的成果。经确认，性能得到改善。此外，为了实现无漂移系统（例如受非完整约束的欠驱动移动机器人，这是一种非线性非最小相位系统）的渐近跟踪，控制律中需要反馈稳定。本节包括以下部分。整个闭环系统的控制性能也取决于稳定部分，但为了克服常规提出的时变反馈设计方法需要大量输入且收敛速度慢的问题，我们对无漂移系统进行了改进控制我们开发了一种设计反馈反馈的方法，通过应用时间和状态相关的时间尺度变换（增益变换）来提高性能。当需要考虑执行器的动态特性时，例如在真实移动物体的情况下，我们还开发了一种使用积分器反步方法来扩展改进控制律的方法。