于潇雁， 陈 力

福州大学 机械工程及自动化学院，福州 350116)



参数不确定与有界干扰自由飘浮柔性空间机械臂基于速度观测器的奇异摄动鲁棒控制及振动抑制

于潇雁， 陈 力

福州大学 机械工程及自动化学院，福州 350116)

讨论载体位置、姿态均不受控情况下系统参数不确定与有界干扰自由漂浮柔性空间机械臂基于速度观测器的奇异摄动鲁棒控制及振动抑制问题。利用拉格朗日方程结合动量守恒原理获得自由飘浮柔性空间机械臂系统动力学方程；用奇异摄动法将柔性空间机械臂系统分解为关于关节轨迹跟踪的慢变子系统与描述柔性杆件振动的快变子系统。以此为基础，提出含慢、快变控制项的复合控制器。将动态滑模观测器与鲁棒控制结合，获得系统慢变控制力矩实现关节轨迹跟踪。对快变子系统基于线性观测器及线性系统最优控制理论获得系统快变控制力矩实现柔性杆振动抑制。并数值仿真证实方法的有效性。该控制方案仅需精确的载体姿态、关节角位置及柔性振动模态坐标反馈，而无需测量载体姿态角速度、关节角速度及角加速度、柔性振动模态坐标导数及漂浮基位置、移动速度、移动加速度。

飘浮基柔性空间机械臂；奇异摄动法；鲁棒控制；速度观测

未来空间作业中机器人将扮演重要角色，不仅能减少宇航员舱外活动危险且可节省载人航天费用，因此对空间机器人研究颇受关注[1-4]。考虑空间机械臂质量轻、臂长、重载等特点，为获得空间机械臂较好控制精度及性能，需考虑机械臂柔性。……