基于狀態觀測器的空間機器人滑模容錯控制*

謝 帥，陳 力，于瀟雁,2

(1.福州大學機械工程及自動化學院，福州 350116；2.流體動力與電液智能控制福建省高校重點實驗室，福州 350116)

0 引言

空間機器人作為太空探索的重要工具，越來越受到人們的廣泛關注[1-5]。隨著空間機器人被應用到高精度、高穩定性的空間任務中，對空間機器人控制系統可靠性與安全性有更高的要求。但是太空環境極其惡劣，空間機器人執行器難免發生故障，從而造成控制精度與穩定性下降，導致空間機器人難以完成期望任務。因此通過設計合適的容錯控制算法，使得空間機器人系統在執行器故障的情況下仍正常工作具有很大的實際意義。

目前，國內外學者對機器人系統的容錯控制進行了廣泛研究，取得較為豐富的研究成果[6-9]。PILTAN等[6]提出了一種基于基于機器學習的主動容錯控制算法，通過滑模觀測器對故障估計、檢測和識別。HAGH等[7]針對執行機構出現故障的情況，提出了一種基于非奇異終端滑模的主動容錯控制方案，使用自適應擴展卡爾曼濾波器作為故障檢測與診斷模塊。宋齊等[8]依據反演法、非奇異積分滑模控制理論與高階滑模控制理論，設計了一種反演滑模容錯控制器。雷榮華等[9]設計了基于比例因子識別的自校正反饋神經網絡容錯算法，可對執行器的故障程度進行評估。

上述控制方法都有良好容錯控制能力，但是需要測量系統的速度量或(與)加速度量，使得系統成本增加而且測量的速度可能包含大量的噪聲信息，會影響控制性能[10]。……