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柔性空间机器人基于关节柔性补偿控制器与虚拟力概念的模糊全局滑模控制及振动主动抑制
柔性空间机器人基于关节柔性补偿控制器与虚拟力概念的模糊全局滑模控制及振动主动抑制
摘要：柔性空间机器人是一类具有高柔韧性和机器人化能力的机器人系统。然而，由于其柔性结构的自由度和动态特性的复杂性，控制柔性空间机器人的姿态和振动问题仍然具有挑战性。为了解决这一问题，本论文提出了一种基于关节柔性补偿控制器和虚拟力概念的模糊全局滑模控制方法，以实现柔性空间机器人的稳定控制和振动主动抑制。通过在关节空间和任务空间中引入柔性补偿控制器，可以减小柔性结构带来的姿态误差和振动，并提高控制系统的稳定性和精度。通过引入虚拟力概念，可以提高机器人系统与环境之间的交互性能，从而实现更好的力控制和运动规划。在这个基础上，还使用模糊逻辑和全局滑模控制方法来降低控制系统的复杂性和对系统模型的依赖性。最后，通过数值仿真和实验验证了所提出方法的有效性和性能。
关键词：柔性空间机器人；关节柔性补偿控制器；虚拟力概念；模糊全局滑模控制；振动主动抑制
1.引言
柔性空间机器人是一类通过灵活的结构和自由度来适应复杂任务的机器人系统。然而，由于其柔性结构的自由度和动态特性的复杂性，控制柔性空间机器人的姿态和振动问题仍然具有挑战性。现有的控制方法大多是基于传统的控制理论和技术，忽视了机器人结构非线性和柔性特性的影响。
2.相关工作
前人的研究多集中在柔性机械手臂的动力学建模和控制以及姿态控制算法的研究上。众多的研究方法主要包括滑模控制、逆动力学控制和基于传感器反馈的控制方法。然而，这些方法通常只关注机器人的位置或速度控制，并忽略了柔性结构的影响。
3.方法
本论文提出了一种基于关节柔性补偿控制器和虚拟力概念的模糊全局滑模控制方法，以实现柔性空间机器人的稳定控制和振动主动抑制。在关节空间和任务空间中引入柔性补偿控制器，以减小柔性结构的姿态误差和振动，并提高控制系统的稳定性和精度。通过引入虚拟力概念，可以提高机器人系统与环境之间的交互性能，从而实现更好的力控制和运动规划。最后，通过模糊逻辑和全局滑模控制方法来降低控制系统的复杂性和对系统模型的依赖性。
4.数值仿真
通过进行数值仿真实验，验证了所提出方法的有效性和性能。首先，建立了柔性空间机器人的动力学模型和控制系统模型。然后，通过给定一定的输入信号和控制参数，模拟了机器人在不同工作空间中的运动和姿态控制过程。最后，通过比较所提出方法和传统方法的控制效果，评估了其控制精度和抗振动能力。
5.实验结果
通过进行实验验证，进一步证明了所提出方法的有效性和性能。实验结果表明，所提出的控制方法可以有效地实现柔性空间机器人的稳定控制和振动主动抑制。与传统的控制方法相比，所提出的方法具有更高的控制精度和鲁棒性。
6.结论
本论文提出了一种基于关节柔性补偿控制器和虚拟力概念的模糊全局滑模控制方法，以实现柔性空间机器人的稳定控制和振动主动抑制。通过在关节空间和任务空间中引入柔性补偿控制器和虚拟力概念，可以减小柔性结构带来的姿态误差和振动，并提高控制系统的稳定性和精度。通过数值仿真和实验验证，验证了所提出方法的有效性和性能。
参考文献：
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