一类欠驱动机电系统
欠驱动系统是指系统的独立控制输入数量少于系统自由度的一类动力学系统。这类系统无法通过直接控制每个自由度来实现完全操控,需依赖动力学耦合或环境交互实现目标运动。欠驱动系统由于执行器数量较少,在能耗和硬件成本方面具有显著优势,同时兼具灵活性和经济性特征,使其特别适用于轻量化设计或资源受限的应用场景。因此,如何在核心特征“驱动不足”的情况下,提高欠驱动系统的稳态与瞬态性能具有重要的研究价值。
7.1 研究挑战
欠驱动特性。由于控制输入有限,动力学方程通常高度非线性且自由度间存在强耦合,需要复杂的控制策略确保其瞬态性能
安全保障。欠驱动系统易受到各种干扰的影响,降低设备的精确操控,可能引发碰撞而造成安全事故
传感限制。由于实际的欠驱动系统的空间/成本或制造技术的限制,很难实现理想的传感器工作模式
7.2 研究成果
从实际应用的角度出发,提出了模型预测控制、自适应反步控制以及避障控制等控制方案,提高了欠驱动系统的性能与安全性
搭建了以塔式起重机、桥式起重机、桅杆式起重机等为代表的欠驱动机电系统实验样机平台
在IEEE Transactions等期刊上发表高水平学术论文3篇
7.3 实验视频