D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2013.03.019 第35卷第3期 北京科技大学学报 Vol.35 No.3 2013年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2013 连续时间系统的目标轨迹预见跟踪控制 廖福成网，许绍云，王迪 北京科技人学数理学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:fcliao@ustb.edu.cn 摘要针对连续系统的有限时间目标轨迹预见跟踪控制问题，给出了基于轨迹协调误差和切换规则的预见跟踪控制 方法.该方法首先将轨迹协调误差和位胃跟踪误差连同状态变量的微分组成新的系统状态变量，把跟踪问题转化为调节 问题，设计了基于协调谈差的带有目标值预见的跟踪控制系统.然后针对复杂目标轨迹跨过不同坐标轴的情况，采用切 换系统方法，实现了目标轨迹的全程预见跟踪控制.本文同时是子系统为时变系统的切换系统的典型范例，数值仿真说 明了该方法的有效性 关键词连续时间系统：预见控制：轨迹：跟踪：切换系统 分类号TP273 Preview tracking control of project trajectories for continuous-time systems LIAO Fu-cheg☒，XU Shao-yun,WANG Di School of Mathematics and Physics,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:fcliao@ustb.edu.cn ABSTRACT A preview tracking control method based on tracking reconciliation error and switch rules was provided to deal with the preview tracking control problem of time-limited objective trajectories in continuous-time systems.This method consists of the following steps.First,the trace reconciliation error,the position tracking error,and the derivative of the state variable are combined into a new system state variable,which transforms the tracking problem into a regulator problem and builds a tracking control system with an objective value preview based on reconciliation error.Second,by means of switching systems,the problem of complicated objective trajectories crossing over different coordinate axes is solved.This leads to the global preview tracking control of objective trajectories.In addition,the paper is also a typical example whose subsystem is a time-varying switching system.Numerical simulation results demonstrate the effectiveness of the suggested method. KEY WORDS continuous time systems;preview control;trajectories;tracking;switching systems X-YL作台1-(X-Y table)又称为两坐标工 置控制等方面有着广泛应用1-). 作台，是一种：维的平面位置控制系统.通常，X 对XY工作台进行推广，可以得到一般的平 和Y轴方向的控制系统取为相问结构的伺服装置。面轨迹跟踪问题.在一般的控制系统设计中，已经 平面上任一点的位置由系统输出向量决定，其坐标 证明的事实是：应用预见控制理论6-乳，引入已知的 分别由X和Y轴方向的伺服装置的输出决定.例 目标信号的未来信息可以改善系统的跟踪性能.文 如，文献[1-2给出的线性X-Y工作台是由相互垂献[10]把预见控制方法引入一般的平面轨迹跟踪问 直的两个线性无刷电机驱动的装置，滑块可以在各 题，也得到了较好的控制效果. 自轨道上由电机控制做平移运动，二者协调实现质 前述文献关于XY工作台和一般的平面轨迹 点的平面曲线运动.X-Y工作台在机床工作台的位 跟踪问题的研究都是针对离散时间系统的，而且两 收稿日期：2011-12-25 基金项目：日家白然科学基金资助项月(61174209)：内蒙古自治区科技创新引导奖励资金资助项目(2012)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 连续 时间系统 的 目标轨迹预见跟踪控制 廖福成网‚许绍云‚王 迪 北京科技 人学数理学院‚北京 困 通信作者‚ 一 摘 要 针对连续系统的有限时间 目标轨迹顶见跟踪控制问题 ‚给 出 了基于轨迹协调误差和切换规则的预见跟踪控制 方法 该方法首先将轨迹 协调误差和位置跟踪误差连 同状态变量的微分组成新的系统状态变量‚把跟踪问题转化为调节 问题‚设计 了基于协调误差的带有 目标值预见的跟踪控制系统 然后针对复杂 目标轨迹跨过不同坐标轴的情况‚采用切 换系统方法‚实现 了目标轨迹的全程预见跟踪控制 本文同时是子系统为时变系统 的切换 系统的典型范例 数值仿真说 明 了该方法 的有效性 关键词 连续 时间系统 预见控制 轨迹 跟踪 切换系统 分类号 一 五从 。 凡 一人 夕困 ‚ 战 一夕。几‚似 万 刀‘ ‚ ‚ ‚ 困 ‚ ￡ ‚ ‚ ‚ 就 ‚ ‚饰 ‚ ‚ 一 作台 ‘一‚ 一 又称为两坐标 作 台 ‚是一种 几维 的平面位置控制系统 通常 ‚ 和 轴方 向的控制系统取为相 同结构的伺服装置 平面上任 一点的位置 由系统输 出向量 决定 ‚其坐标 分别 由 和 轴方 向的伺服装 置 的输 出决定 例 如‚文献 【一 给出的线性 一 一仁作台是由相互垂 直的两个线性无刷 电机驱动 的装 置 ‚滑块可 以在各 自轨道上 由电机控制做平移运动 ‚二者协调实现质 点的平面 曲线运动 一 工作 台在机床 工作 台的位 置控制等方面有着广泛应用 ‘一 ‚ 对 一 工作 台进 行推广 ‚可 以得 到一般 的平 面轨迹 跟踪 问题 在一般 的控制 系统设计 中 ‚已经 证 明的事实是 应用预见控制理论 一 ‚引入 已知的 目标信号的未来信息可 以改善系统的跟踪性能 文 献 把预见控制方法引入一般的平面轨迹跟踪问 题 ‚也得到 了较好 的控制效果 前述文献关于 一 工作 台和一般 的平面轨迹 跟踪 问题 的研究都是针对离散时间系统的‚而且两 收稿 日期 一 一 基金项 目 国家白然科学基金资助项 目 内蒙古 自治区科技创新引导奖励资金资助项 目 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2013．03．019