柔性空间机器人快速终端滑模容错抑振控制

摘要：

针对基座与臂杆存在柔性且执行机构发生故障的自由漂浮空间机器人系统,设计了快速终端滑模容错抑振控制器.结合线性弹簧假设、欧拉-伯努利梁理论和假设模态法提取了系统的柔性特征,利用拉格朗日方程推导出柔性基、柔性臂空间机器人系统的动力学模型;基于双幂次非奇异快速终端滑模为系统设计了有限时间容错控制器,采用 Lyapunov 函数法证明了闭环系统的稳定性;在此基础上,引入混合轨迹对容错控制器进行修正,进而构造出基于虚拟控制力的有限时间容错抑振控制器,实现对空间机器人载体姿态与关节轨迹的快速跟踪控制及基座与臂杆柔性振动的有效抑制.仿真结果表明,相较于无容错机制的计算力矩抑振控制算法,所设计算法的轨迹跟踪误差收敛速度提升了68.75%,弹性基座的振幅减小了 78%,限定在 1.1×10-4 m之内.

关键词：柔性空间机器人、双幂次快速终端滑模、虚拟控制力、容错控制、振动抑制

所属期刊栏目：31

分类号：TP241(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;湖南省自然科学基金项目;湖南省教育厅优青项目

在线出版日期：2023-10-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：940-948