Sliding－Mode Control Theories Applied to Rigid Mechanical Systems

Abstract

本論文是針對剛性機械系統之內在特性及追蹤控制間題加以探討，諸如剛性太空飛行 器和機器手臂。這剛性機械系統之數學模式包含有運動及動態方程式。首先，我們研 究使用Euler參數和Rodrigues參數表示法之運動方程式的內在特性，而對運動方程式 的動性質也加以討論。基於運動方程式的這些內在特性，一些能達到追蹤控制目的之 線性順滑平面將被介紹應用於順滑模式控制架構。此外，為了改善順滑模式控制法在 未進入順滑模式前之不可預知和不期望的響應，平順參考模組之順滑模式控制架構提 出使用。此新控制架構的靈感是來自線性控制系統。最後，我們找出簡型順滑模式控 制法中的簡型向量組之通用表示式，並建立一個有系統選取簡型向量組的程序。 另外，一種特殊的簡型向量組的特性將被探究。利用慣量矩陣的正交特徵向量，另一 種相對於定數簡型向量組的系統狀態相關簡型向量組被發表。這種使用系統狀態相關 簡型向量組的簡型順滑模式控制法被成功地應用在具有參數不確定性和外在擾動的剛 性機械系統的追蹤控制問題上。