机械工程学报

作者：刘东博, 陈力

单位：福州大学机械工程及自动化学院 福州 350108

关键词：双臂空间机器人,在轨辅助对接,模糊变结构,阻抗控制；

基金：国家自然科学基金(51775114)、福建省工业机器人基础部件技术重大研发平台(2021HZ024006)和福建省机器人基础部件与系统集成创新中心专项资金(2021-C-275)资助项目。

研究了双臂空间机器人在轨辅助对接任务操作的力/位控制问题。首先，利用Lagrange方法并结合系统动量守恒定理、闭链系统运动及几何约束关系等建立了双臂空间机器人捕获目标后形成闭链混合体系统动力学方程；基于阻抗控制理论建立了二阶线性阻抗模型和二阶近似环境模型。然后，考虑在轨任务的快速响应的控制需求以及对接操作所需的高精度力/位控制，针对双臂闭链系统的确定部分设计了标称PD控制器，并针对其建模不确定部分引入滑模变结构控制器来进行精确补偿，以提高力/位的控制精度。结合模糊控制原理，采用将滑模面作为模糊输入，补偿控制增益作为模糊输出的控制方案来实现对固有抖振的抑制。该控制策略不依赖滑模面微分信号，结构可靠，计算效率高，鲁棒性强。最后，通过Lyapunov稳定性判定验证了系统的稳定性。基于Matlab仿真结果分析，验证了所提控制策略的力/位姿控制精度满足在轨对接任务的需求。

来源：2025年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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