基于時(shí)延估計(jì)技術(shù)的漂浮基空間機(jī)械臂容錯(cuò)控制

郭 天，陳 力

(福州大學(xué) 機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，福建 福州 350108)

基于時(shí)延估計(jì)技術(shù)的漂浮基空間機(jī)械臂容錯(cuò)控制

郭 天，陳 力

(福州大學(xué) 機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，福建 福州 350108)

討論了具有未知參數(shù)的漂浮基空間機(jī)械臂在發(fā)生電機(jī)故障時(shí)的動(dòng)力學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)容錯(cuò)控制算法問題。利用Lagrange第二類動(dòng)力學(xué)方程建立了系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)的動(dòng)力學(xué)模型。針對(duì)該模型，提出了一種基于Backstepping思想與時(shí)延估計(jì)技術(shù)相結(jié)合的容錯(cuò)控制方法，并證明了整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)的漸進(jìn)穩(wěn)定性。提出的混合控制方法能夠有效地解決漂浮基空間機(jī)械臂參數(shù)不確定及電機(jī)故障問題。通過計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真，驗(yàn)證了上述控制方案的有效性和可行性。

漂浮基；空間機(jī)械臂；時(shí)延估計(jì)；容錯(cuò)控制

隨著空間科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人類在太空作業(yè)將會(huì)越來越頻繁。近幾十年來，空間站、航天飛機(jī)以及空間機(jī)械臂系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使得人類已經(jīng)能夠在空間環(huán)境中完成很多復(fù)雜的工作。作為將來逐漸代替人類工作的空間機(jī)械臂系統(tǒng)成為了國(guó)內(nèi)外科學(xué)家研究的熱點(diǎn)[1-6]。由于空間機(jī)械臂系統(tǒng)與載體之間存在著復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系以及系統(tǒng)參數(shù)不確定的情況，因此空間機(jī)械臂系統(tǒng)的軌跡控制問題一直是該領(lǐng)域內(nèi)的難點(diǎn)。

綜合空間作業(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)成本和維修難度極高等因素，容錯(cuò)控制技術(shù)便具有極高的實(shí)用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于容錯(cuò)控制具有在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)仍然保證系統(tǒng)穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以在空間機(jī)械臂系統(tǒng)的研究領(lǐng)域有著很高的實(shí)用價(jià)值。……