柔性空间机器人预定义时间自适应滑模控制.pdfVIP

第

59

卷第

2

期浙

江

大

学

学

报(工学版)Vol.59

No.2

2025

年

2

月Journal

of

Zhejiang

University

(Engineering

Science)Feb.

2025

DOI:

10.3785/j.issn.1008-973X.2025.02.013

柔性空间机器人预定义时间自适应滑模控制

刘宜成，杨迦凌，唐瑞，程靖

(四川大学

电气工程学院，四川

成都

610065)

摘

要：针对具有典型非线性特性的多段线驱动柔性空间机器人的轨迹跟踪控制问题，提出基于预定义时间的自

适应滑模控制方法.

基于常曲率方法和拉格朗日法，建立多段线驱动柔性空间机器人的动力学模型.

设计基于预

定义时间理论的滑模控制器，利用径向基函数（RBF）神经网络补偿多段线驱动柔性空间机器人系统的建模误差

和外界干扰.

利用Lyapunov理论，证明轨迹跟踪误差可以在预定义时间内收敛.

通过数值仿真验证了模型和控制

器的有效性，与固定时间控制器和无补偿的控制器相比，所提出的控制器使系统轨迹误差具有更快的收敛速度.

关键词：

柔性空间机器人；预定义时间稳定性；径向基函数神经网络；轨迹跟踪；滑模控制

中图分类号：

TP

241

文献标志码：

A

文章编号：

1008−973X（2025）02−0351−11

Predefinedtimeadaptiveslidingmodecontrolforflexiblespacerobot

LIU

Yicheng,

YANG

Jialing,

TANG

Rui,

CHENG

Jing

(CollegeofElectricalEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610065,China)

Abstract:An

adaptive

sliding

mode

control

method

based

on

predefined

time

was

proposed

for

the

trajectory

tracking

control

problem

of

a

flexible

space

robot

with

typical

nonlinear

characteristics.

The

dynamic

model

of

the

multi-stage

cable-driven

flexible

space

robot

was

established

by

using

the

constant

curvature

method

and

Lagrangian

formulation.

A

sliding

mode

controller

based

on

predefined

time

theory

was

designed.

A

radial

basis

function

(RBF)

neural

network

was

employed

to

compensate

for

modeling

errors

and

external

disturbances

in

the

multi-stage

cable-

driven

flexible

space

robot

system.

The

convergence

of

trajectory

tracking

error

within

predefined

time

was

proven

using

Lyapunov

theory.

The

effectiveness

of

the

model

and

controller

was

verified

through

numerical

simulations.

Comparative

analysis

against

fi