变负载空间机械臂混沌运动分析与控制

摘要

针对空间机械臂在轨服役时操作任务复杂多样且外部扰动随机等因素可能引起系统动力学特性和控制性能发生变化这一问题,研究了其负载不确定及外部扰动与重力释放的耦合影响引起的系统混沌运动,讨论了一种基于模糊幂次趋近律的快速滑模变结构控制方法。首先应用相图法、庞加莱映射法和最大李亚普诺夫指数法,分析系统在地面和空间两种环境的不同工况中,可能出现的混沌现象,及该情况下负载质量参数范围。通过对传统滑模面分析和比较,设计了一种快速非线性滑模面,根据模糊控制理论,设计模糊幂次趋近律,在实现混沌状态有效抑制的前提下,提高了系统的趋近运动速度。最后,通过与常规控制策略的对比仿真研究,验证了所提控制方案的有效性。