Study for Control System Design of Nonholonomic System

非完整系统控制系统设计研究

• 批准号: 07650297
• 负责人: NARIKIYO Tatsuo
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Toyota Technological Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 1996
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07650297/
• 关键词: Nonholonomic System; Chained System; Caplygin System; Exponential Stabilization; Planor Space Robot; チェインド システム; カプライン システム; Chained system

Nonholonomic systems cannot be stabilized by smooth static state feedback controllaws. In order to stabilize the origin of the nonholonomic systems many control laws have been proposed. However, these control laws are piecewise analytic or time varying functions. Therefore many of these control laws cannot be applied to real systems because the first derivative of these control laws with respect to time does not exist. In this study to overcome these difficulties, control laws for nonholonomic chained systems and nonholonomic Caplygin systems have been proposed. Proposed control law for chained systems is smooth and static state feedback which exponentially stabilizes the equilibrium point except some initial states. Proposed control law for Caplygin systems is piecewise analytic and time-variant state feedback. The first derivative of these proposed control laws with respect to time can be calculated. Therefore it can be applied to planor space robot. Furthermore we develop the control system which decouples motions of satellite base body with end-effector movement for free-flying space robot. Many numerical simulations demonstrate the usefulness of these proposed contorl systems.

非完整系统不能用光滑静态反馈控制律来稳定。为了稳定非完整系统的原点，提出了许多控制律。然而，这些控制律是分段分析或时变函数。因此，许多这些控制律不能应用于实际系统，因为这些控制律对时间的一阶导数不存在。为了克服这些困难，本文提出了非完整链式系统和非完整链式系统的控制律。所提出的链式系统控制律是平滑静态反馈的，除某些初始状态外，该律能指数稳定平衡点。提出的Caplygin系统的控制律是分段解析和时变状态反馈。可以计算出这些控制律对时间的一阶导数。因此，该方法可应用于平面空间机器人。在此基础上，开发了自由飞行空间机器人卫星基体运动与末端执行器运动解耦的控制系统。许多数值模拟证明了这些控制系统的有效性。

项目成果

佐々木政治,成清辰生: "宇宙ロボットのベース姿勢と手先軌道の非干渉制御" 日本機械学会論文集(C). 63. 164-171 (1997)

Masaru Sasaki，Tatsuo Narukiyo：“空间机器人的基础姿势和手部轨迹的无干扰控制”日本机械工程师学会会刊（C）63。164-171（1997）。

成清辰生,杉田澄雄: "Chained Formで記述された非ホロノミック系の指数安定化" 計測自動制御学会論文集. 32・8. 1310-1312 (1996)

Tatsuo Narukiyo、Sumio Sugita：“链式描述的非完整系统的指数稳定”，仪器与控制工程师学会汇刊 32・8（1996 年）。

成清辰生,杉田澄雄: "Chained Formで記述された非ホロノミック系の指数安定化" 計測自動制御学会論文集. 32. 1310-1312 (1996)

Tatsuo Narukiyo、Sumio Sugita：“以链式形式描述的非完整系统的指数稳定”，仪器与控制工程师学会汇刊 32. 1310-1312 (1996)。

M.Sasaki, T.Narikiyo: "Decoupling Control of Base Attitude and Hand Trajectory for Free-Flying Space Robot" Transactions of JSME. Vol.63, No.606. 484 (1997)

M.Sasaki，T.Narikiyo：“自由飞行空间机器人的基础姿态和手部轨迹的解耦控制”JSME 交易。

T.Narikiyo, S.Sugita: "Exponential Stabilization of Nonholonomic Systems Described by Chained Form" Transactions of SICE. Vol.32, No.8. 1310 (1996)

T.Narikiyo、S.Sugita：“用链式形式描述的非完整系统的指数稳定性”SICE 交易。