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非完整约束是指含有系统广义坐标导数且不可积的约束。具有非完整约束的非完整系统是复杂的多变量、时变、强耦合和高度非线性系统,在工业和国防等领域具有很强的实际应用背景。作为一种不依赖于模型的控制方法,自适应模糊控制具有良好的在线学习能力,对干扰及模型参数不确定性具有较好的鲁棒性,同时它还具有将数据信息和语言信息统一于一体的能力。因此,可以考虑采用自适应模糊控制来实现对非完整系统的控制。本文在综述相关研究现状的基础上,以非完整移动机器人为研究对象,以自适应模糊控制作为理论工具,研究了非完整系统的轨迹跟踪和镇定控制问题。主要内容包括:
(1)对非完整移动机器人的轨迹跟踪和点镇定问题,考虑动力学模型,并假设动力学模型可以分解为标称部分和不确定部分,首先设计运动学控制器,然后基于反馈线性化和模糊补偿器设计动力学控制器,并给出了闭环系统的稳定性分析;
(2)基于非完整系统的降阶模型,应用非完整系统的无源性质,提出一种鲁棒的自适应模糊控制器,并证明了闭环系统的稳定性。该控制器可以将一个具有m个非完整约束的非完整系统镇定到(n-m)维期望流形;
(3)考虑非完整移动机器人运动学模型的不确定性及电机动力学的影响,结合输入-输出线性化、自适应控制、Backstepping方法和模糊逻辑系统,提出一种鲁棒的轨迹跟踪控制器,并能保证闭环系统是稳定的;
(4)对一类可反馈线性化的非线性多输入-多输出系统,在考虑系统控制增益矩阵未知的情况下,提出鲁棒的自适应模糊控制器及改进策略,并分析了闭环系统的稳定性,将该控制器应用到非完整移动机器人的轨迹跟踪问题。