外部扰动下空间机器人基于扰动观测器的鲁棒控制

摘要

针对参数不确定及存在外部扰动的情况下,载体位置不控、姿态受控的漂浮基空间机器人末端抓手轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于扰动观测器的鲁棒控制方法.结合动量守恒定律,采用拉格朗日第二类方程建立了系统动力学方程.假设外部扰动是随时间变化的未知量,设计了扰动观测器估计由外部干扰和参数不确定构成的总扰动,并基于估计的总扰动引入扰动补偿项,保证了系统的控制性能.根据Lyapunov稳定性理论,证明了文中所提出控制律的稳定性.该控制律能补偿由于参数不确定和外部扰动引起的总扰动,从而提高了系统的轨迹跟踪性能.所提出的控制方案与传统鲁棒控制方案相比,具有控制器结构简单,不需要测量机械臂角加速度及基座的位置、移动速度、移动加速度,系统所需的传感器数量少等优点.最后通过数值仿真模拟,验证了上述控制方案的有效性.