执行器故障及其非线性机械臂固定时间变参数滑模同步控制
刘树博
李智
张志远
罗先喜
东华理工大学 江西省康复辅具产业技术研究院,江西 南昌 330013;东华理工大学 机械与电子工程学院 江西 南昌 330013
摘要：目的 执行器故障及其非线性和有界扰动对不确定机械臂系统影响较大,需要实现机械臂对期望轨迹的快速和高精度跟踪.方法 基于多项式平方和(sum-of-squares,SOS)理论提出一种固定时间变参数滑模容错同步控制(fixed-time parameter-varying sliding fault tolerant syn-chronous control,FPS-FTSC)策略.首先,建立具有未知执行器故障及其非线性的统一数学模型;其次,为了使控制器满足机械臂各轴间的协调性,引入同步误差控制项,并结合预设性能函数(prescribed performance function,PPF)完成误差转换,在变参数终端滑模框架下,基于Ly-apunov稳定性理论保证位置跟踪误差可以在固定时间收敛到PPF限定的范围内;最后,在求解变参数控制器增益的同时,给出系统具有全局最优H∞扰动抑制性能存在的条件.结果 仿真和实验中,在没有执行器故障及其非线性存在的理想情况下,FPS-FTSC策略使位置跟踪误差和同步误差均能快速收敛到0的较小邻域内;在多种执行器故障及执行器非线性存在的情况下,所提策略仍能使系统实现对期望轨迹快速稳定地跟踪,且控制性能优于已有算法.结论 仿真和实验结果表明,所提控制策略能够使系统在多重约束下具有较好的暂态和稳态性能,表现出良好的鲁棒性和容错性.
关键词：机械臂执行器故障变参数滑模同步控制固定时间容错控制执行器非线性
分类号：TP273(自动化技术及设备)
资助基金：国家自然科学基金(62141102)江西省自然科学基金资助项目(20202BAB202008)江西省研究生创新基金资助项目(YC2022-s616)
论文发表日期：2025-11-30
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 172-181 )
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