基于状态观测的双臂空间机器人分散容错控制

摘要

针对关节执行器发生部分失效故障的双臂空间机器人系统的控制问题,设计了一种基于状态观测器的自适应分散神经网络容错控制器.结合拉格朗日第二类方法建立了空间机器人系统的动力学方程.根据分散理论将空间机器人执行器故障的容错问题转化为参数不确定的非线性交联系统的自适应控制问题.利用状态观测器得到了系统的角速度信号,通过自适应分散神经网络对系统的不确定项与交联项进行估计.基于Lyapunov函数法给出了观测器与控制器的稳定性判据.数值仿真表明,无论执行器是否发生故障,该控制器均可以在2s内实现高精度的轨迹跟踪控制,且观测器均能精准地估计关节的实际角速度信号,从而验证了理论分析的正确性与算法的可行性.