考虑重力影响的柔性空间机械臂输出约束自适应PID容错控制

作     者：王苏杭 刘福才 WANG Suhang;LIU Fucai

作者机构：燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛066004 

出 版 物：《高技术通讯》 (Chinese High Technology Letters)

年 卷 期：2024年第34卷第9期

页      面：960-971页

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 

基　　金：载人航天领域预研(2016040301) 省级重点实验室绩效补助经费(22567612H) 河北省自然科学基金(F2022203043)资助项目 

主　　题：空间机械臂 奇异摄动 自适应 努斯鲍姆函数 障碍李雅普诺夫函数(BLF) 容错控制 

摘      要：针对存在执行器故障的柔性空间机械臂轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于奇异摄动的输出约束自适应比例积分微分(PID)容错控制策略。利用奇异摄动的方法和原理,将柔性空间机械臂控制系统解耦为快、慢子系统。慢子系统控制策略将执行器故障处理为符号固定但大小不固定的未知控制方向问题,并采用努斯鲍姆函数处理此问题,同时利用障碍李雅普诺夫函数(BLF)约束输出;快子系统中加入阻尼项抑制震荡。利用李雅普诺夫(Lyapunov)函数和相关定理证明了控制策略的稳定性。仿真结果表明,当系统受到执行器故障和变化的重力加速度影响时,控制策略可以使柔性空间机械臂精确地跟踪目标轨迹。