漂浮基柔性两杆空间机械臂的关节运动鲁棒控制与柔性振动最优控制

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,具有有界干扰及有界未知参数的漂浮基柔性两杆空间机械臂的具有鲁棒性的关节运动控制与柔性振动最优控制算法设计问题。首先选择合理的联体坐标系,利用拉格朗日方程并结合动量守恒原理得到漂浮基柔性两杆空间机械臂系统的动力学方程。通过合理选择联体坐标系与利用奇异摄动理论,实现了两个柔性杆柔性振动之间、关节运动与两柔性杆柔性振动的解耦,得到了柔性两杆空间机械臂的慢变子系统与柔性臂快变子系统。针对两个子系统设计相应的控制规律,即增广鲁棒慢变子系统控制律与柔性臂快变子系统最优控制律,这两个相应的子系统控制规律综合到一起构成飘浮基柔性两杆空间机械臂总的关节运动与臂柔性振动控制的组合控制律。系统的数值仿真证实了方法的有效性。该控制方案不需要直接测量漂浮基的位置、移动速度和移动加速度。

飘浮基两杆柔性空间机械臂基于速度观测器的增广自适应控制

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,存在外部扰动漂浮基两杆柔性空间机械臂的基于速度观测器的增广自适应运动控制与振动最优控制问题。选择合适的联体坐标系,利用Lagrange方法并结合动量守恒原理建立了飘浮基两杆柔性空间机械臂系统的动力学方程。利用奇异摄动法,将两杆柔性空间机械臂系统分解为一个关于载体姿态、关节轨迹跟踪的慢变子系统与一个描述柔性杆振动的快变子系统。以此为基础,提出了一个包含慢变控制项与快变控制项的复合控制器。利用自适应滑模观测器得到慢变子系统的观测速度向量,基于这个观测速度向量设计得到系统的增广自适应慢变控制律来实现关节轨迹的跟踪。利用线性观测器得到快变子系统的观测速度向量,基于这个观测速度向量并运用线性系统的最优控制理论得到了系统的快变控制律来实现柔性杆振动最优控制。系统的数值仿真证实了方法的有效性。该控制方案不需直接测量关节角速度、关节角加速度与柔性振动模态坐标导数以及漂浮基的位置、移动速度、移动加速度。

智能结构动力系统控制器设计和结构优化的综合分析

通过由两个压电作动器控制的空间桁架，将最优控制问题和结构中杆件截面积动态优化相结合，综合分析了二者的混合优化问题．计算结果表明，在结构动态响应特性不变的条件下，结构重量和控制需求均有显著下降．

基于观测器的柔性两杆空间机械臂鲁棒控制

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下漂浮基柔性两杆空间机械臂基于线性观测器的关节运动鲁棒控制及柔性振动最优控制。选择合理的联体坐标系,利用拉格朗日方程并结合动量守恒原理得到漂浮基柔性两杆空间机械臂系统的动力学方程。通过合理选择联体坐标系与利用奇异摄动理论,得到柔性两杆空间机械臂的慢变子系统与柔性臂快变子系统。针对两个子系统设计相应的控制规律,即基于线性观测器的鲁棒慢变子系统控制律与基于线性观测器的柔性臂快变子系统最优控制律,系统的数值仿真证实了方法的有效性。

Stochastic Optimal Control of First-Passage Failure for Rectangular Thin Plate Vibration Model under Gaussian White-Noise Excitations

A rectangular thin plate vibration model subjected to inplane stochastic excitation is simplified to a quasinonintegrable Hamiltonian system with two degrees of freedom. Subsequently a one-dimensional Ito stochastic differential equation for the system is obtained by applying the stochastic averaging method for quasi-nonintegrable Hamiltonian systems. The conditional reliability function and conditional probability density are both gained by solving the backward Kolmogorov equation numerically. Finally, a stochastic optimal control model is proposed and solved. The numerical results show the effectiveness of this method.