基于全局稳定性的欠驱动机械系统混杂控制研究

本项目针对一类欠驱动机械系统，提出一种基于全局稳定性的混杂控制方法。以欠驱动机器人Acrobot和Pendubot为研究对象，通过分析它们的结构和控制特点，建立一种既适合Acrobot又适合Pendubot的动力学模型，使这两类欠驱动机器人的控制统一在这种动力学模型上；通过分析目前欠驱动机器人控制中存在的奇异现象，构造一类控制李雅普诺夫函数来设计摇起控制规律，引入基于状态变量的非线性函数和基于能量的非线性函数分别作为控制规律中的两个设计参数，提出一种有效克服奇异现象的快速摇起控制方法；基于非光滑李雅普诺夫函数理论进行全局稳定性分析，根据全局稳定性条件，从保证全局稳定性的角度设计非光滑反馈混杂控制规律，同时进行控制实现与性能分析研究，探讨实际控制应用问题，从而建立一种基于全局稳定性的欠驱动机器人混杂控制方法。本项目的研究将为欠驱动机械系统控制提供一种有效的和可行的新方法，具有重要的科学意义。