双关节刚性机械手自适应容错控制系统设计与仿真

北京联合大学机器人学院 牛瑞燕 殷莺倩 张雅婷

针对一类存在执行器故障的非线性系统，将自适应控制和容错控制相结合，在执行器部分故障情况下设计出了自适应律和控制律，对双关节刚性机械手进行了控制。利用Lyapunov的分析方法证明了所设计控制器的渐进稳定性，最后在Matlab下进行了仿真实验。仿真结果表明，系统能克服扰动且在执行器部分故障下可良好地跟踪速度以及位置信号，验证了该算法的可行性和有效性。

所谓容错控制是指当控制系统中的某些部件发生故障时，系统仍能按期望的性能指标或性能指标略有降低的情况下，还能安全地完成控制任务。在实际工程系统中，系统执行器故障发生的时间在大多数情况下是未知的，并且它的进一步发展可能导致整个系统产生不同形式和规模的故障。因此，容错控制系统设计是一种用来提高系统的安全和可靠的程度重要的手段。

随着现代工业的快速发展，人们对机器人的要求越来越高。为保证机器人在复杂的未知环境下顺利完成任务，必然要求具有容错控制能力。容错控制方法是机器人控制系统中的一种重要方法。控制系统中的各个部分，执行器、传感器和被控对象等，都有可能发生故障。在实际系统中，由于执行器繁复的工作，所以执行器是控制系统中最容易发生故障的部分。

对于非线性系统执行器故障的容错控制问题已经有很多有效的方法，其中，自适应补偿控制是一种行之有效的方法。……