考慮重力影響的柔性關節空間機械臂自適應迭代學習控制①

孟玲聰 劉福才 趙文娜 劉劍鳴

(燕山大學工業計算機控制工程河北省重點實驗室 秦皇島 066004)

0 引 言

隨著人們對空間的不斷探索，對空間控制技術的要求也在不斷提高。空間機械臂是在惡劣的太空中執行空間任務的重要工具，因此引起了科學家們的廣泛關注和深入研究。空間機械臂作為航天員出艙和空間站的重要輔助工具，可以執行空間對接、垃圾清理和設備維修等各種各樣的空間任務。目前空間機械臂大多都采用電機加諧波減速器作為驅動部件，這種減速器具有減速比大、負載能力強、傳動效率高等優點。但諧波減速器也會給空間機械臂帶來關節柔性，以至于產生滯后、非線性耦合和高頻振動等控制問題[1，2]。

1 相關研究

近年來，國內外研究學者對柔性關節空間機械臂的控制問題做出了大量實驗和仿真研究，取得了諸多研究成果。吳昊等人[3]針對空間機械臂的系統未建模動態和時滯影響，設計了一種魯棒自適應滑模控制器，并驗證了該方法的有效性。黃登峰和陳力[4]利用奇異攝動理論的方法，為2個子系統分別設計了模糊邏輯控制和最優控制，實現了軌跡跟蹤控制和振動抑制。Ulrich等人[5]通過奇異攝動法并采用基于笛卡爾坐標的控制方案，設計了改進的簡單自適應控制器(MSAC)。王漪夢等人[6]設計了一種基于干擾觀測器的雙位置閉環控制方案，有效抑制了柔性關節帶來的彈性振動。劉福才等人[7]提出了一種基于奇異攝動理論的自抗擾控制方法，通過仿真驗證，該方法能實現較高精度的軌跡跟蹤，但比較依賴于精確的數學模型。……