漂浮基柔性臂空间机器人输出力矩受限的自适应PID输出反馈

摘要

对输出力矩受限的漂浮基柔性臂空间机器人的控制问题进行了讨论.结合系统动量守恒关系和拉格朗日方法建立了系统动力学模型.利用奇异摄动法,慢变子系统设计了输出力矩受限情况下仅有位置传感、建模不确定性及干扰的空间机械臂系统协调运动的自适应PID输出反馈控制算法,快变子系统设计了线性二次最优控制方法主动抑制.该算法采用高精度滤波器估计机器人关节速度,使得整个系统的闭环控制仅需位置输出反馈.在控制率中引入饱和函数,保证输出力矩在给定限制范围内.同时采用自适应PID控制器补偿建模不确定性和干扰.基于Lyapunov稳定性理论证明了该算法可确保控制系统是渐近稳定的.针对平面两关节漂浮基柔性臂空间机器人仿真结果表明了所提出的控制方案良好的跟踪性和快速收敛性.