基于有限差分法的雙臂關節柔性空間機器人智能遞階控制策略

作者：梁捷,秦開宇

摘要：諧波減速器和力矩傳感器等柔性元件廣泛應用于空間機器人關節系統,以獲取高減速比.這些柔性元件為空間機器人系統引入關節柔性,使得對其的穩定控制變得更為復雜.本文討論研究了參數不確定雙臂關節柔性空間機器人基于有限差分法的智能遞階控制及彈性振動抑制.運用遞階系統理論、動量守恒原理及第二類拉格朗日方法推導出系統遞階動力學模型.利用該模型,設計了基于模糊回歸神經網絡的非奇異Terminal滑模控制算法和基于有限差分法的滑模控制算法.采用模糊回歸神經網絡(Recurrent Fuzzy Neural Network,RFNN)逼近系統的不確定部分.為避免復雜的求導計算及角加速度可測要求,利用基于有限差分法的滑模控制來抑制柔性關節振動.由于設計控制器過程中未涉及慣常的奇異攝動雙時標分解操作,該控制算法理論上具有適合任意大小關節柔性剛度的優點.系統對比仿真試驗證明了智能遞階控制算法優于傳統基于奇異攝動法的控制方案.

發文機構：中國空氣動力研究與發展中心空氣動力學國家重點實驗室 電子科技大學航空航天學院

關鍵詞：雙臂關節柔性空間機器人遞階動力學模型模糊回歸神經網絡有限差分法智能遞階控制器振動抑制Flexible-joint dual-arm space robotHierarchical system dynamic modelFuzzy recurrent neural networkFinite difference methodIntelligent hierarchical controlVibration control

分類號： TG156[金屬學及工藝—熱處理]