Block Backstepping Design of Nonlinear State Feedback Control Law for Underactuated Mechanical Systems

این کتاب یک رویکرد جدید و تعمیم یافته برای طراحی قوانین کنترل بازخورد حالت غیرخطی برای دسته بزرگی از سیستم‌های مکانیکی ضعیف ارائه می‌دهد که بر اساس استفاده از روش گام‌های پشتی بلوک است. قانون کنترل پیشنهادی در اینجا در برابر اثرات عدم قطعیت مدل در عملکرد پویا و حالت پایدار قوی است و به موضوع تثبیت مجانبی برای کلاس سیستم‌های مکانیکی کم‌کار می‌پردازد.
یک سیستم کم کار به عنوان سیستمی تعریف می‌شود که بعد فضایی که بردار پیکربندی در آن قرار دارد بیشتر از فضایی است که متغیرهای کنترلی در بر می‌گیرند. مشکلات کنترل مربوط به سیستم‌های ضعیف در حال حاضر به دلیل طیف وسیعی از کاربردهای آن‌ها در زمینه‌های رباتیک، هوافضا و دریایی، زمینه تحقیقاتی فعالی را نشان می‌دهد. این کتاب یک نظریه تعمیم‌یافته از طراحی کنترل بک پله بلوک برای سیستم‌های مکانیکی با عملکرد ضعیف را استخراج می‌کند و چندین مطالعه موردی را بررسی می‌کند که نمونه‌های جالبی از سیستم‌های مکانیکی ضعیف را پوشش می‌دهد. مشتقات ریاضی با استفاده از نمادهای شناخته شده و جبر ساده، بدون نیاز به پیش زمینه قبلی خاص در ریاضیات عالی توصیف می شوند. فصول به طور واضح و به شیوه ای سیستماتیک توصیف می شوند، با مقدمات سیستم کنترل شروع می شوند و قبل از اینکه به چندین مطالعه موردی روی بیاوریم، به توصیف کلی از روش پشت سر گذاشتن بلوک می پردازیم. شبیه سازی و نتایج تجربی نیز برای کمک به درک خواننده ارائه شده است.

This book presents a novel, generalized approach to the design of nonlinear state feedback control laws for a large class of underactuated mechanical systems based on application of the block backstepping method. The control law proposed here is robust against the effects of model uncertainty in dynamic and steady-state performance and addresses the issue of asymptotic stabilization for the class of underactuated mechanical systems.
An underactuated system is defined as one for which the dimension of space spanned by the configuration vector is greater than that of the space spanned by the control variables. Control problems concerning underactuated systems currently represent an active field of research due to their broad range of applications in robotics, aerospace, and marine contexts. The book derives a generalized theory of block backstepping control design for underactuated mechanical systems, and examines several case studies that cover interesting examples of underactuated mechanical systems. The mathematical derivations are described using well-known notations and simple algebra, without the need for any special previous background in higher mathematics. The chapters are lucidly described in a systematic manner, starting with control system preliminaries and moving on to a generalized description of the block backstepping method, before turning to several case studies. Simulation and experimental results are also provided to aid in reader comprehension.