柔性关节空间机械臂奇异摄动自抗扰控制仿真研究

作     者：刘福才 李倩 刘林 Liu Fucai;Li Qian;Liu Lin

作者机构：燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004 

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

年 卷 期：2016年第26卷第6期

页      面：567-576页

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] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：863计划(2012AA) 国家自然科学基金青年基金项目(51605415) 河北省自然科学基金(F2015203362 F2016203494)资助项目 

主　　题：空间机械臂 柔性关节 重力 奇异摄动 自抗扰控制 

摘      要：针对不同重力环境条件下考虑摩擦、关节刚度非线性与外扰影响的柔性关节空间机械臂的控制问题,提出了一种基于奇异摄动理论的自抗扰控制方法。首先建立了柔性关节空间机械臂在地面重力和空间微重力环境下的动力学模型;然后采用奇异摄动法将系统模型分为快变子系统和慢变子系统,针对快变子系统设计速度反馈控制律来抑制柔性关节的振动,针对慢变子系统设计加入前馈补偿的自抗扰控制器(ADRC)来抵抗系统的内外扰动,并对系统进行了稳定性分析;最后对设计的控制器进行了仿真验证与对比研究。仿真结果表明,采用该方法,在不同重力环境下柔性关节空间机械臂均能实现很好的轨迹跟踪和抖振抑制,且能有效抵抗内外扰动,系统具有鲁棒性。