Control of underactuated mechanical systems via passivity-based and geometric techniques

Il controllo di sistemi meccanici è attualmente uno tra i più attivi settori di ricerca, a causa delle diverse applicazioni di sistemi meccanici nella vita reale. Gli ultimi decenni hanno visto un accresciuto interesse nel controllo di sistemi meccanici sottoattuati. Questi sistemi sono caratterizzati dal possedere più gradi di libertà che attuatori, vale a dire, uno o più gradi di libertà non sono attuati. Questa classe di sistemi meccanici è molto rappresentata nella vita reale. Esempi ne sono navi, veicoli spaziali, veicoli sottomarini, elicotteri, automobili, robot mobili, robot spaziali e manipolatori sottoattuati. Questa tesi si concentra su differenti generalizzazioni di alcuni risultati esistenti sul controllo di questa classe di sistemi, presenti nel lavoro di A. Tornambè, R. Ortega e J. W. Grizzle, con i quali ho collaborato nei tre anni del dottorato. Questi risultati sono stati ottenuti usando due diversi approcci: quello basato sulla passività e quello geometrico. Tre classi di problemi vengono trattate: 1. Disaccoppiamento ingresso-uscita per sistemi meccanici lineari sottoattuati; 2. Stabilizzazione asintotica di equilibri arbitrari in sistemi meccanici non lineari sottoattuati; 3. Stabilizzazione esponenziale di orbite periodiche in sistemi meccanici non lineari sottoattuati soggetti a impatti, con applicazioni alla robotica bipede.