基于扩张状态观测器的连续体机械臂分数阶滑模控制
陈鹏冲1
霍本岩2
刘艳红2
罗映3
1.郑州大学电气与信息工程学院,河南郑州 450001;郑州大学机器人融合创新研究院,河南郑州 4500012.郑州大学电气与信息工程学院,河南郑州 4500013.华南理工大学自动化科学与工程学院,广东 广州 510640
摘要：连续体机械臂在非结构化环境中具有广泛的应用前景,但由于其动力学模型存在强非线性、模型不确定和外部干扰等,现有控制算法抗扰性能有限.本文提出了一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模控制策略,用于连续体机械臂的末端轨迹跟踪.该控制器基于连续体机械臂动力学模型设计,由3个部分组成:第1部分是非线性动态反馈线性化;第2部分设计了扩张状态观测器,用于估计和补偿外部干扰和模型不确定性;第3部分设计了分数阶滑模控制器以实现闭环控制,进一步给出了扩张状态观测器和闭环系统的稳定性证明.通过对比不同控制策略对给定阶跃角度、正弦角度和圆轨迹的跟踪效果,验证了所提出的控制策略在轨迹跟踪和外部干扰与模型不确定性扰动抑制方面优于其他典型优化控制器,这对连续体机械臂的精确控制提供了切实可行的解决方案.
关键词：连续体机械臂扩张状态观测器分数阶滑模控制模型不确定性外部干扰
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1066-1074 )
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