本文研究了欠驱动TORA系统的分层滑模控制，核心内容包括欠驱动系统的定义、TORA系统的特点、分层滑模控制的原理以及两种具体设计方法。
欠驱动系统的定义：
在控制系统领域中，欠驱动系统指的是系统控制输入的数量少于系统的运动自由度数量。换言之，对于该系统，无法直接通过控制力来独立控制每一个自由度。这种系统在实际应用中十分常见，例如，卫星姿态控制、水下航行器等。由于控制输入有限，使得欠驱动系统的控制问题变得更为复杂，研究有效的控制策略是该领域的重点。
TORA系统的结构：
TORA系统是一个典型的欠驱动机械系统，它包含一个平移振荡器和一个附加的旋转激励器。平移振荡器本身是一个自由度系统，而旋转激励器的加入使得整体系统具有两个自由度，但是其控制输入只有一个。这种系统在工程上具有代表性，因此经常作为检验控制策略的基准模型。
分层滑模控制原理：
滑模控制是一种变结构控制策略，它通过设计滑模面使得系统状态一旦到达该面，便能沿着预定的路径滑向平衡点。分层滑模控制是滑模控制的一种变体，它将一个复杂系统的控制问题分解为若干个简单子系统的控制问题。在这种策略中，每个子系统都有自己独立的滑模面，通过合理设计每个子系统的滑模面和相应的滑模控制器，可以实现整个系统的稳定。
具体设计方法：
本文提出了两种分层滑模控制器的设计方法。第一种方法是将总滑模面设置为两个子滑模面的分段线性函数，以确保子系统的稳定性。在这种设计中，子系统通过其对应的滑模面进行控制，整个系统通过协调各个子系统的滑模面函数来实现总体控制目标。第二种方法是将总滑模面表示为连续线性函数的形式，这需要通过分析系统模型确定连续函数的系数符号。对于连续线性函数的方法，能够实现对系统更为精细的控制，但是要求对系统的动力学模型有较为深入的了解。
仿真实验：
研究者对两种控制方法进行了仿真实验，以验证它们的有效性。仿真实验的结果表明，连续线性函数形式的总滑模面方法在性能上优于分段线性函数形式的控制方法。这说明，虽然连续线性函数形式的设计更为复杂，需要更深入的系统分析，但其控制效果更佳，对于提高控制精度和系统的响应性能有着显著的优势。
关键词分析：
关键词中提到的“欠驱动”和“TORA”指出了本文的研究对象；而“分层滑模控制”则揭示了本文采用的主要控制策略。这种控制策略在处理具有多个自由度的复杂欠驱动系统时显示出特别的优势，因为它可以将复杂的控制问题拆分成更简单的子问题来解决。
中图分类号TP273表明本文的研究内容属于自动控制领域，涉及非线性控制与动态系统。
总结：
本文通过对欠驱动TORA系统的研究，提出并实现了两种分层滑模控制方法，并通过仿真实验验证了这些方法的有效性。研究结果表明，连续线性函数形式的滑模面设计在控制性能上优于分段线性函数形式，为进一步的理论研究和实际应用提供了重要的参考。同时，本文的研究也展示了分层滑模控制策略在处理复杂欠驱动系统中的潜力和优势。
