空间机器人末端抗干扰优化控制方法

摘要

存在外部干扰以及模型参数不精确时,自由漂浮空间机器人(Free-floating Space Robot,FFSR)末端控制精度无法保证且输出力矩将明显增大,针对此问题提出了一种基于干扰观测器的优化控制方法。首先,根据拉格朗日方程和动量矩守恒定律获得了FFSR的动力学方程和运动学方程表达式。而后,基于FFSR名义模型设计SDRE优化控制器,实现输出力矩和输出误差两项指标的最优化。进而,为克服外部干扰以及参数误差引起的模型不确定性,设计非线性干扰观测器对不确定部分进行在线估计,并反馈到控制器输入中,进一步提高机器人末端轨迹跟踪精度。最后,以两自由度的二连杆空间机器人为对象进行Matlab/Simulink仿真。结果表明:当开启干扰观测器时,这里所提方法在末端跟踪精度以及控制器输出力矩这两项指标上均有明显改善。