摘要：空中机械臂在外部环境交互作业方面表现出很强的研究和应用价值,但当前系统位姿控制性能较弱、负载能力不足以及续航时间短的问题严重制约其作业能力的提升.鉴于此,设计一种带有绳驱动机械臂的新型空中机械臂系统,并将引入绳驱动机制带来的柔性效应等价到关节处,建立考虑关节柔性的刚柔耦合动力学模型.首先,针对系统在集总干扰下的关节空间轨迹跟踪控制,采用线性扩张状态观测器对集总干扰进行估计和补偿,并采用超螺旋算子和分数阶非奇异终端滑模以保证系统在到达阶段和滑模阶段均有较好的控制性能;然后,在Lyapunov稳定性框架下验证所设计控制器的稳定性;最后,通过可视化仿真和地面实验对所设计控制器的有效性进行验证.实验结果表明,所设计的鲁棒控制器比其他两种现有的控制器具有更快的响应速度、更强的抗干扰能力以及更高的跟踪精度,能够满足绳驱动空中机械臂的控制需求.

摘要：针对桶装水码垛机器人关节空间最优运动控制问题,提出一种基于改进萤火虫算法的超螺旋滑模控制策略。首先,利用DH参数法建立码垛机器人运动学模型,并通过Lagrange方程推导出其动力学模型;接着,采用三次多项式将码垛机器人在笛卡尔空间中的位姿转换成光滑连续的关节空间运动轨迹;进而,设计超螺旋滑模控制器实现各关节对参考轨迹的快速精准跟踪;同时,以综合时间与绝对误差为目标评价函数,引入改进萤火虫算法来整定所设计控制器中的参数,实现关节空间最优运动控制;最后,通过典型仿真算例验证了所设计控制方法的有效性和优越性。仿真结果表明,所设计控制器的响应速度、跟踪精度及调整时间要优于积分滑模控制器,并能有效抑制系统抖振。