关节柔性的漂浮基空间机器人基于奇异摄动法的轨迹跟踪非奇异模糊Terminal滑模控制及柔性振动抑制

摘要：

如果在漂浮基空间机器人系统动力学建模和控制方法设计过程中忽略关节柔性的存在,其控制系统的精度和稳定性将受到极大影响.以考虑关节柔性、系统参数不确定的漂浮基空间机器人系统为研究对象,讨论了其动力学建模过程、运动轨迹跟踪控制方案设计及柔性振动振动抑制.结合拉格朗日第二类方法并结合系统动量、动量矩守恒关系,分析、建立了系统动力学方程.以此为基础,为了同时实现空间机器人运动轨迹的渐近跟踪和抑制由关节柔性引起的系统弹性振动,采用奇异摄动理论的双时间刻度分解,将系统分解为表示系统刚性运动部分的慢时标子系统和表示系统柔性运动部分的快时标子系统.针对慢时标子系统设计了非奇异模糊Terminal滑模控制方案.该控制方案采用非奇异Terminal滑模面,并基于模糊逻辑系统自适应调整控制律的切换项,不但克服了在设计中需要知道系统不确定性的上界的限制,又消除了滑模变结构控制器抖振的缺点.针对快时标子系统,采用速度差值反馈控制律来抑制关节柔性引起的系统弹性振动,保证系统的稳定性.仿真时以平面两刚性臂、两柔性关节的漂浮基空间机器人系统为例证明了所提出方法的有效性.

关键词：漂浮基空间机器人、关节柔性、模糊逻辑、参数不确定、柔性振动控制

所属期刊栏目：32

分类号：TP241(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金11072061、10672040;福建省自然科学基金2010J01003

在线出版日期：2014-03-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：6-12