于潇雁， 陈 力

(福州大学 机械工程及自动化学院，福州 350116)

飘浮基两杆柔性空间机械臂基于速度观测器的增广自适应控制

于潇雁， 陈 力

(福州大学 机械工程及自动化学院，福州 350116)

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下，存在外部扰动漂浮基两杆柔性空间机械臂的基于速度观测器的增广自适应运动控制与振动最优控制问题。选择合适的联体坐标系，利用Lagrange方法并结合动量守恒原理建立了飘浮基两杆柔性空间机械臂系统的动力学方程。利用奇异摄动法，将两杆柔性空间机械臂系统分解为一个关于载体姿态、关节轨迹跟踪的慢变子系统与一个描述柔性杆振动的快变子系统。以此为基础，提出了一个包含慢变控制项与快变控制项的复合控制器。利用自适应滑模观测器得到慢变子系统的观测速度向量，基于这个观测速度向量设计得到系统的增广自适应慢变控制律来实现关节轨迹的跟踪。利用线性观测器得到快变子系统的观测速度向量，基于这个观测速度向量并运用线性系统的最优控制理论得到了系统的快变控制律来实现柔性杆振动最优控制。系统的数值仿真证实了方法的有效性。该控制方案不需直接测量关节角速度、关节角加速度与柔性振动模态坐标导数以及漂浮基的位置、移动速度、移动加速度。

飘浮基两杆柔性空间机械臂；奇异摄动法；自适应控制；增广法；速度观测器；振动最优控制

在未来的空间操作作业中，空间机器人将扮演越来越重要的角色，其应用将减少宇航员舱外活动的危险与载人航天的费用，因此空间机器人引起了各国研究人员的广泛关注[1-4]。……