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欠驱动空间车辆在非参数化路径下的鲁棒输出反馈VFO-ADR控制

本文研究了欠驱动车辆在三维空间运动时的矢量场定向自抗扰(vfoadr)级联路径跟踪控制器。级联控制结构的概念将系统运动学与系统动力学解耦,类似于非完整系统的方法。由于在动态级控制器中使用了ADR控制方法,所提出的控制结构对即使是显著的模型不确定性和外部干扰也具有很强的鲁棒性。在ADR内环控制器中实现的扩展状态观测器(ESO)的基于错误的形式的应用,意味着控制结构的输出反馈特性,即,只测量车身的位置和姿态。根据VFO方法设计了运动级控制器,利用非参数化路径表示来计算控制速度。在描述了所提出的控制结构之后,利用输入状态稳定(ISS)定理进行了理论分析,并对所提出的解决方案进行了仿真验证。

原文题目:Robust output-feedback VFO-ADR control of underactuated spatial vehicles in a task of following the non-parametrized path

原文:This article concerns the development of the Vector Field Orientation - Active Disturbance Rejection (VFO-ADR) cascaded path-following controller for the underactuated vehicles moving in a 3-dimensional space. The proposed concept of a cascaded control structure decouples system kinematics from system dynamics, resembling the approach utilized in the nonholonomic systems. Thanks to the use of an ADR control approach in the dynamic-level controller, the proposed control structure is robust to even significant model uncertainties and external disturbances. Application of an error-based form of the Extended State Observer (ESO), implemented within the ADR inner-loop controller, implies the output-feedback characteristic of the control structure, i.e., only the position and attitude of the vehicle body is expected to be measured. The kinematic-level controller is designed according to the VFO method utilizing the non-parametrized path representation to calculate the commanded velocities. The description of the proposed control structure is followed by the theoretical analysis utilizing the Input-to-State Stability (ISS) theorem and the simulation verification of the proposed solution.

原文作者:Krzysztof Łakomy, Maciej Marcin Michałek

原文地址:https://arxiv.org/abs/2001.01963

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