Underactuated Mechanical Systems With Both Actuator and Actuated/Unactuated State Constraints: A Predictive Control-Based Approach

欠驱动 计算机科学 班级(哲学) 约束(计算机辅助设计) 执行机构 控制理论(社会学) 人工智能 数学 控制(管理) 几何学
作者
Meng Zhai,Ning Sun,Tong Yang,Yongchun Fang
出处
期刊:IEEE-ASME Transactions on Mechatronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:28 (3): 1359-1371
标识
DOI:10.1109/tmech.2022.3230244
摘要

Underactuated systems are widely used in practice. Due to actuator saturation and transient performance requirements, it is necessary to keep the control inputs and system states within safe limits. However, with fewer control inputs, the state constraints, especially for unactuated states, are usually difficult to guarantee. Model predictive control (MPC), as a method that can handle constraints naturally, unfortunately, still struggles to deal with unactuated variable constraints directly. To this end, this article proposes a general MPC algorithm for a class of underactuated systems . First, an MPC method considering actuator saturation constraints is designed, based on which, different velocity constraint-related matrices are constructed to convert both actuated and unactuated velocity constraints into control input constraints. Then, by delicately analyzing the coupling relationship between actuated and unactuated variables, the displacement/angle constraints of unactuated variables are theoretically ensured. To our best knowledge, it is the first MPC approach designed for a class of underactuated systems with both actuated and unactuated state constraints as well as actuator saturation. Finally, the proposed MPC approach is applied to two typical underactuated systems, i.e., tower cranes and boom cranes, and a series of experiments are investigated to verify the effectiveness and superiority of this approach.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
是小小李哇完成签到 ,获得积分10
4秒前
zijingsy完成签到 ,获得积分10
5秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
yingzaifeixiang完成签到 ,获得积分10
10秒前
舒服的灵安完成签到 ,获得积分10
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
22秒前
Likz完成签到,获得积分10
22秒前
不安的秋白完成签到,获得积分10
24秒前
清新的剑心完成签到 ,获得积分10
25秒前
Yiling完成签到,获得积分10
25秒前
27秒前
氕氘氚完成签到 ,获得积分10
31秒前
Hello应助不安的秋白采纳,获得10
33秒前
糯米团的完成签到 ,获得积分10
34秒前
神勇从波完成签到 ,获得积分10
36秒前
yellow完成签到 ,获得积分10
38秒前
虚幻元风完成签到 ,获得积分10
41秒前
xybjt完成签到 ,获得积分10
44秒前
巴达天使完成签到,获得积分10
50秒前
江三村完成签到 ,获得积分10
50秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
CyberHamster完成签到,获得积分10
1分钟前
xiaohong完成签到,获得积分10
1分钟前
朱比特完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
zmuzhang2019发布了新的文献求助10
1分钟前
onestepcloser完成签到 ,获得积分0
1分钟前
zoe完成签到 ,获得积分10
1分钟前
发嗲的慕蕊完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Linson完成签到,获得积分10
1分钟前
顾矜应助赵三岁采纳,获得10
1分钟前
yyy2025完成签到,获得积分10
1分钟前
木雨亦潇潇完成签到,获得积分10
1分钟前
香蕉觅云应助nine2652采纳,获得10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
2分钟前
芳华如梦完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Handbook of Industrial Diamonds.Vol2 1100
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4038039
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3575756
关于积分的说明 11373782
捐赠科研通 3305574
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1819239
邀请新用户注册赠送积分活动 892655
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815022