漂浮基空间机器人基于非线性干扰观测器的退步自适应滑模控制

摘要

研究了载体位置、姿态均不受控情况下,系统参数不确定的自由漂浮空间机器人关节轨迹跟踪的控制问题.首先结合系统动量守恒和动量矩守恒关系,采用拉格朗日第二类方法推导出系统动力学模型.针对系统参数不确定的情况,提出了一种基于非线性干扰观测器的退步自适应滑模控制方法,将估计的系统动力学模型与实际的系统动力学模型之间的误差视为系统的外部扰动,并利用非线性干扰观测器进行误差观测补偿,从而减小了由于系统模型不确定所造成的影响;之后再利用退步自适应滑模控制方法保证系统运动轨迹的跟踪.最后通过李雅普诺夫方法验证系统的稳定性.相比于传统的自适应鲁棒控制方法,该方案不需对系统惯性参数进行线性化处理,减小了所需的控制力矩,并且控制器的结构简单.通过平面两杆空间机器人的数值仿真证明了该方法的有效性.