[发明专利]一种欠驱动航行器的鲁棒控制器的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人控制控制技术领域，涉及一种欠驱动航行器的鲁棒轨迹跟踪控制器的设计方法。

背景技术

欠驱动系统指独立变量个数少于系统自由度个数的非线性系统，它需要通过较少的驱动器完成复杂的运动控制任务；多数情况下欠驱动机械系统为非完整约束系统，同时又表现出一般光滑状态反馈控制无法镇定的性质。因此，欠驱动系统的控制与跟踪的理论引起了越来越多的非线性研究者的兴趣。

在实际应用方面，欠驱动系统由于驱动器的减少，具有重量轻、成本低、能耗少、维修方便等众多优点；另一方面，在控制器故障等场合，全驱动系统会变为欠驱动系统，欠驱动系统容错能力也引起了众多关注。近年来，欠驱动系统成为很多研究领域(如航空航天、船舶、车辆、机器人等)的新热点。

然而，在实际应用中，对于机器人系统来说，由于其工作环境千变万化，在实际控制中将面临更多的不确定性因素，因而其运动控制要求有较强的扰动抑制能力；具有高度鲁棒性的控制方法是解决该类问题的有效途径之一。

因此，设计一种合理的用于欠驱动系统的鲁棒控制器，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是设计一种用于欠驱动航行器轨迹跟踪的鲁棒控制器，可使航行器在任意初始状态，存在环境扰动的情况下，实现良好的跟踪效果。

本发明主要包括以下内容：

(1)建立欠驱动航行器的动态模型；

(2)Lyapunov的选择方法；

(3)鲁棒控制器的设计；

(4)控制器参数的选择。

附图说明

图1航行器三自由度定义图。

图2无外界扰动时系统的跟踪效果图。

图3有外界扰动时系统的跟踪效果图。

具体实施方式

本发明以三自由度欠驱动航行器为研究对象(如图1所示)。

1.系统模型的建立

三自由度欠驱动航行器的数学模型为：

η·=J(η)VMV·=-C(V)V-DV+τ+R.---(1)]]>