基于干扰观测器的机械臂预设性能固定时间滑模控制

作     者：代庚炜 王树波 

作者机构：青岛大学自动化学院 山东省工业控制技术重点实验室 

出 版 物：《探测与控制学报》 (Journal of Detection & Control)

年 卷 期：2024年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学面上项目(62173194) 山东省优秀青年基金项目(ZR2021YQ41) 

主　　题：机械臂系统 轨迹跟踪 固定时间控制 误差约束 干扰观测器 

摘      要：针对多自由度机械臂系统存在的外部扰动、内部参数不确定性及跟踪误差约束问题，设计了一种基于非线性干扰观测器补偿的机械臂预设性能固定时间滑模控制策略。首先，通过非线性干扰观测器来估计外部扰动和系统内部不确定性，将观测器估计出的总扰动带入控制器实现前馈补偿；其次，采用基于预设性能函数的误差转换技术，将跟踪误差约束在预先设定好的范围内，解决了误差约束问题，并提升了系统的稳态性能与暂态性能；随后，基于转换后的误差设计了固定时间非奇异终端滑模控制器，并使用Lyapunov稳定性判据证明了系统固定时间收敛性。最后，进行仿真试验对比几种常见的控制方法，验证了本文设计的控制方法能提升系统的控制性能。