TORA的动力学建模及基于能量的控制设计

针对旋转小球在垂直平面内运动的欠驱动TORA(Transla- tional oscillators with rotating actuator),采用基于能量的方法,设计了系统的状态反馈控制器.基于拉格朗日方程,建立了TORA的动力学模型,从能量的角度出发,说明了系统的无源特性,在此基础上设计了一个合适李亚普诺夫函数,从而得到了系统的控制算法;采用拉萨尔不变性原理分析了控制系统的稳定性.数值仿真实验证明了控制器的有效性。

TORA转子位置反馈的稳定控制方法

针对具有单电机驱动的欠驱动TORA(Translational oscillators with rotating actuator),设计只需要转子位置反馈实现系统两自由度稳定的控制算法。基于TORA的动力学模型,从能量的角度出发,证明了系统的无源特性;在此基础上设计了一个包含系统能量项的控制李亚普诺夫函数,通过李亚普诺夫稳定性定理得到只需要反馈系统驱动自由度状态变量的控制器。进一步设计高通滤波器,通过驱动转子位置高质量复现其转动角速度,从而得到只需要驱动转子位置反馈的稳定控制算法。采用拉萨尔不变性原理分析了控制系统的稳定性。数字仿真实验证明了控制算法的有效性。