面向未知目标的柔性关节空间机器人滑模控制

作     者：张文辉 陈浩文 闻志 叶晓平 ZHANG Wenhui;CHEN Haowen;WEN Zhi;YE Xiaoping

作者机构：南京晓庄学院电子工程学院江苏南京211100 南京工程学院江苏南京211100 浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310000 浙江省航空航天金属导管塑性成形技术与装备重点实验室浙江丽水323000 丽水学院工学院浙江丽水323000 

出 版 物：《空间控制技术与应用》 (Aerospace Control and Application)

年 卷 期：2021年第47卷第3期

页      面：49-56页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61772247),南京晓庄学院高层次培育项目(2020NXY14),浙江省自然科学基金重点项目(LZ21F020003) 浙江省航空航天金属导管塑性成形技术与装备重点实验室开放基金(ZMXZH2021001)资助项目。 

主　　题：柔性关节 空间机器人 奇异摄动理论 滑模控制 质量观测器 

摘      要：针对载荷捕获的空间机器人控制问题,同时考虑机械臂关节柔性和非合作目标质量未知等因素影响,提出一种基于目标质量观测器的滑模变结构控制方法.首先,针对空间非合作目标质量未知问题,设计基于改进的最小二乘迭代算法实现对非合作目标质量在线辨识.进而,采用拉格朗日方法和动量矩守恒原理,建立漂浮基座柔性关节空间机器人动力学模型;针对动力学模型中刚柔耦合特性,基于奇异摄动理论将系统模型近似地分解为快慢变子系统;针对慢变子系统,设计滑模变结构控制器来保证系统的鲁棒性和动态特性;针对快变子系统,设计基于速度差值的反馈补偿控制算法,抑制柔性关节产生的残余振动,保证控制精度.最后,实验分析了快慢变子系统各自的作用机理,验证了控制方法有效性.