基于平方和优化的索载欠驱动摆荡机器人鲁棒控制综合与验证

索载欠驱动摆荡机器人的控制需要一种能够处理动态不确定性、执行器约束与不可测状态的鲁棒反馈控制设计。本文基于先前在最优轨迹生成与时变LQR控制器设计上的工作，开发了用于柔性缆索上摆荡的鲁棒反馈控制。我们提出了一种用于近似柔性缆索动力学的新型简化模型，其使得系统中可包含参数化模型不确定性。随后我们利用半定规划（SDP）与平方和（SOS）优化来综合具有形式化鲁棒性保证的时变反馈控制，以应对系统中的模型不确定性与不可测状态。通过仿真、硬件实验以及与一个时变LQR控制器的比较表明，所提鲁棒控制器产生了相对较大的鲁棒后向可达集，并能够在存在参数化模型不确定性、执行器限制与不可观测状态的情况下可靠跟踪预先生成的最优轨迹并实现期望的摆荡运动。