摘要：针对一类柔性关节空间机器人的高阶非线性系统轨迹跟踪控制问题,该文提出一种具有预定时间收敛性能的控制器设计方案。基于预定时间控制理论,采用反步法设计了控制律,并构造新型非线性滤波器处理反步法中虚拟控制律多次求导所造成的微分项膨胀问题。在此基础上,设计了一种避奇异辅助函数,解决了预定时间控制算法框架中对分数次幂项求导所产生的奇异问题。通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环控制系统的半全局预定时间一致最终有界。仿真结果验证了所设计控制方案能够有效抑制柔性关节振动,使跟踪误差在预定时间内收敛,且避免了因奇异问题导致的控制力矩抖振现象。

摘要：针对挠性航天器中存在的外部时变干扰影响因素,提出了一种预定时间滑模姿态控制方法。设计自适应律估计未知干扰上界,并在控制器中对其进行补偿,以抑制外部干扰对系统的不利影响。同时,在挠性航天器姿态机动控制方案设计和稳定性分析过程中,引入对执行机构单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)动力学因素的分析,相对于已有方案更贴合实际应用。进一步地,该文采用Lyapunov理论证明了系统实际预定时间稳定。仿真结果可得,该文控制方案可使系统获得较高稳态精度,并可实现姿态快速机动。

摘要：自由漂浮柔性空间机械臂的基座不受控,在外太空环境中不仅会受到如关节处摩擦力矩等匹配干扰的影响,还会受到如太阳辐射等非匹配干扰的影响。为了保证柔性空间机械臂系统的稳定及末端轨迹跟踪的精准,对其抗干扰控制方法进行研究。基于奇异摄动法,将柔性空间机械臂系统解耦为刚性与柔性子系统,将非匹配干扰转化为匹配干扰,以便在控制通道对其进行补偿。对分解后的两个子系统,分别设计了带有干扰补偿的计算力矩控制器和滑模控制器,分别实现末端轨迹跟踪和柔性模态快速镇定。通过仿真验证了所提控制方法的有效性。

摘要：针对在轨装配任务对空间机器人柔顺动作的要求,研究了配备两自由度机械臂的空间机器人固定时间阻抗控制方法。基于固定时间稳定理论,根据空间机器人的运动学和动力学模型,设计了一种固定时间稳定的阻抗控制器,以实现障碍环境下空间机器人的柔顺控制。通过构造合适的Lyapunov函数证明了所设计的阻抗控制器的稳定性。仿真结果表明,所设计的固定时间阻抗控制器在保证机械臂实现良好位置跟踪的同时,能够快速顺应环境变化。

摘要：针对存在外部扰动、动力学耦合及全状态约束的柔性关节自由飞行空间机器人轨迹跟踪控制问题,基于拉格朗日方法建立了基座位置/姿态受控的柔性关节自由飞行空间机器人动力学模型,提出了一种全状态约束有限时间H∞轨迹跟踪控制方法。在带有滤波误差补偿的指令滤波反步法控制框架下,结合障碍Lyapunov函数和有限时间理论,设计了一种指令滤波有限时间全状态约束控制方法,将系统状态始终限定在约束区间内的同时,保证系统的有限时间收敛性能。此外,采用H∞控制理论抑制外部扰动的影响。通过Lyapunov稳定性定理证明了系统所有状态变量能够在有限时间内收敛至原点的任意小邻域内。仿真验证了所提控制方法的有效性和鲁棒性。

摘要：针对存在外部干扰的一类自由飞行的柔性关节空间机器人柔顺控制问题,提出了一种基于固定时间收敛的阻抗控制设计方法。该方法根据期望阻抗模型计算阻抗误差,进而采用反演法设计控制器,并利用非线性动态面方法对虚拟控制量进行滤波处理,在保证固定时间收敛的同时,解决了反演控制“微分项膨胀”问题。通过构造合适的Lyapunov函数,证明闭环系统半全局固定时间一致最终有界稳定。仿真结果表明,所设计的阻抗控制器具有良好的柔顺控制效果。