一种基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法技术

技术编号:46062862 阅读:9 留言:0更新日期:2025-08-11 15:48
本发明专利技术公开了一种基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,首先求解柔性关节自由飞行空间机器人的状态空间方程,结合有限时间指令滤波器以及抗饱和辅助系统,构建系统误差向量,构建具有非对称固定时间约束边界的新型非对称对数型障碍李雅普诺夫函数最后构建新型有限时间超前激活抗饱和辅助系统以及具有性能约束作用的有限时间自适应控制器,实现空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制。本发明专利技术首次在柔性关节自由飞行空间机器人控制器的设计中考虑了突发扰动的影响,在执行器饱和性能约束的限制下,保证了空间机器人轨迹跟踪快速性和精确性的同时,能够有效抑制空间机器人系统中的突发扰动对轨迹跟踪瞬态性能的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间机器人控制领域,具体涉及一种基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法


技术介绍

1、随着太空探索的不断扩展,空间机器人已成为在轨服务的关键工具。特别是柔性关节自由飞行空间机器人,结合了航天器的敏捷性和机械臂的灵巧操控能力,已在复杂太空任务中展现出广泛的应用,包括碎片清除、燃料补充和组件升级等。

2、然而,这些日益复杂的在轨服务对柔性关节自由飞行空间机器人的轨迹跟踪性能提出了更高要求。在实际机械臂系统中,不仅性能约束和执行器饱和问题会限制柔性关节自由飞行空间机器人的轨迹跟踪性能,而且其与太空碎片之间不可避免的突发碰撞也会严重影响其轨迹跟踪的瞬态性能。因此,有必要开发一种在性能约束和执行器饱和双重限制下的有效轨迹跟踪控制器,以提高柔性关节空间机器人的抗干扰能力,应对突发扰动。

3、在性能约束控制方案中,约束边界对系统的瞬态性能具有重要影响。为了解决约束边界的局限性,包括对初始跟踪误差精确性的依赖以及在收敛时间、超调等方面的不足,一些学者致力于改进约束边界,旨在实现高精度和灵活性的规定性能调控。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤1中的柔性关节空间机器人的状态空间方程,具体为:

3.根据权利要求2所述的基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤2中的系统误差向量,具体为:

4.根据权利要求1所述的基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤3中的构建具有非对称固定时间约束边界的新型非对...

【技术特征摘要】

1.一种基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤1中的柔性关节空间机器人的状态空间方程,具体为:

3.根据权利要求2所述的基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤2中的系统误差向量,具体为:

4.根据权利要求1所述的基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤3中的构建具有非对称固定时间约束边界的新型非对称对数型障碍李雅普诺夫函数,具体为:

5.根据权利要求3所述的基于性能约束和执行器饱和的空间机器人有限时间抗扰轨迹跟踪控制方法,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:高鼎峰刘辽雪张昕伟王璐张永康郭健郭毓
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:

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