空间机器人柔性控制：奇异摄动法与模糊终端滑模

"这篇论文是关于关节柔性的漂浮基空间机器人系统的研究，主要探讨了如何利用奇异摄动法和非奇异模糊Terminal滑模控制来实现轨迹跟踪并抑制柔性振动。作者通过考虑关节柔性和系统参数不确定性，建立动力学模型，并采用双时间刻度分解方法对系统进行分析和控制设计。非奇异模糊Terminal滑模控制用于解决慢时标子系统的控制问题，而速度差值反馈控制则用于处理快时标子系统的柔性振动。论文中提供了仿真结果以验证所提方法的有效性。" 本文涉及的知识点包括： 1. **关节柔性**：在空间机器人领域，关节的柔性是影响系统性能的重要因素。由于关节并非完全刚性，它们在运动过程中会产生微小的变形，导致控制系统精度下降和系统稳定性受到影响。 2. **漂浮基空间机器人系统**：这种机器人能够在自由空间中浮动并执行任务，其动力学模型比地面机器人更复杂，需要考虑重力、浮力、推力等多种力的影响。 3. **动力学建模**：基于拉格朗日第二类方法，结合动量和动量矩守恒原理，对包含关节柔性的漂浮基空间机器人进行动力学建模，以全面反映系统的行为特性。 4. **奇异摄动理论**：在控制系统设计中，奇异摄动理论被用来处理具有快速和慢速变量的系统。通过双时间刻度分解，将系统分为慢时标子系统（刚性运动部分）和快时标子系统（柔性运动部分），分别进行控制设计。 5. **非奇异模糊Terminal滑模控制**：这是一种先进的控制策略，它结合了滑模控制的快速响应特性与模糊逻辑的自适应能力，可以克服系统不确定性并减少控制器的抖振问题。 6. **终端滑模面**：在滑模控制中，终端滑模面是设计的一种特殊状态表面，当系统状态达到这个表面时，能够保证系统在有限时间内收敛到期望的稳态。 7. **速度差值反馈控制**：这种方法用于抑制快时标子系统的振动，通过反馈速度差来调整控制输入，以达到抑制柔性关节振动的目的，确保系统稳定性。 8. **仿真验证**：论文中的仿真结果验证了所提出的控制策略在抑制关节柔性引起的振动和实现轨迹跟踪方面的有效性，显示了理论研究的实际应用潜力。 该研究通过创新的控制策略解决了关节柔性带来的挑战，对于提升漂浮基空间机器人的控制性能具有重要意义，为实际的空间机器人任务提供了理论基础和技术参考。