不确定性双臂空间机器人自适应模糊优化控制

陈花卫

（铜仁学院大数据学院，贵州 铜仁 554300）

1 引言

自由漂浮双臂空间机器人（Dual-ArmFreeFloatingSpaceRobot，DFFSR），是由一个本体基座及搭载其上的双机械臂组成，在太空中忽略微弱重力环境且不受外力控制而处于自由漂浮状态的机器人系统，因其无需消耗多余燃料、且多机械臂系统具备更好的稳定性，在代替宇航员完成目标抓取、卫星修复、空间站建设等在轨服务任务，较姿态或位置受控、单臂空间机器人系统，具有独特的优势，得到了更为广泛的关注和研究[1-4]。

DFFSR 由于处于失重状态，其机械臂的运动与基座的运动相互影响，即存在强动力学耦合关系，使得可用于一般机械臂系统的控制方法失效，研究其运动控制问题也因此具有十分重要的意义。文献[5-7]分别采用传统非线性反馈控制、变结构滑模控制以及PID 控制方法，实现对DFFSR 关节空间的轨迹跟踪控制，但均需获得系统精准惯性参数，然而空间环境往往存在燃料消耗、外界扰动等诸多不确定因素，会对控制精度产生影响。文献[8]针对不确定性问题，提出了一种基于遗传算法的补偿学习控制方法，实现了机械臂关节空间的轨迹跟踪控制；文献[9]基于增广法提出了一种改进鲁棒控制方法，能够有效解决不确定性DFFSR 的关节运动控制问题；文献[10]考虑DFFSR 系统关节执行器故障的不确定性因素，设计了一种分散容错控制器，实现了关节角高精度运动跟踪控制，但上述文献均未考虑到系统关节力矩输出能量优化问题。

针对上述不足，基于系统动量守恒关系及Lagrange 方法，建立DFFSR 系统关节空间的动力学方程；……