柔性空间机械臂的自适应H∞容错抑振混合控制

摘要

cqvip:针对关节执行器存在部分失效(PLCE)故障的漂浮基柔性空间机械臂系统,提出一种自适应H∞容错抑振混合控制算法。结合拉格朗日法与弹性振动理论推导出了系统的动力学微分方程,并截取反映柔性臂杆主振型的前两阶模态作振动分析。根据奇异摄动原理对系统进行降维,并将其分解为一个刻画刚性臂杆轨迹跟踪的慢变子系统与一个刻画柔性臂杆模态振动的快变子系统;由此设计了由慢变子系统的自适应H∞容错控制器及快变子系统的线性最优减振控制器组成混合控制器。与传统容错控制器相比,所设计的自适应H∞容错控制器具有无需获取故障先验知识的优点。对比仿真结果表明:慢变子系统的容错控制器对于PLCE型关节执行器故障具备较强的鲁棒性,快变子系统的线性最优减振控制器能够将柔性臂杆的振动模态调节至较低水平,从而校验了理论分析的正确性与混合控制策略的有效性。