50、空间机器人的事件触发自适应控制方案

空间机器人的事件触发自适应控制方案

1 引言

过去几十年，人类对宇宙的好奇心不断推动着太空探索活动的发展。由于太空环境复杂且宇航员培训成本高昂，太空操作的无人化需求日益增加。随着太空机器人变得更加精密和多功能，控制科学领域对其提出了更多新的要求和规范。

复杂的空间环境给机器人动力学带来了诸多未知因素，为此，先进的控制技术提供了一系列解决方案，如模糊自适应控制、滑模控制和阻抗控制等。如今，学者们不仅关注太空机器人的稳定性，还对其动态性能产生了持续兴趣。

障碍Lyapunov函数（BLFs）作为一种基于严格稳定性分析的成熟方法，为状态约束控制开辟了新领域。在此基础上，许多研究致力于改进BLF的约束性能，如函数表达式的变形、约束对称性的调整以及时间相关特性的指定，显著扩展了其实际应用范围。

此外，信号传输效率也成为研究的重点。事件触发机制（ETM）的出现旨在减少执行器更新次数，提高数字系统的信号传输效率。避免芝诺行为（在有限时间内进行无限次采样）是ETM的关键问题。

本文提出了一种用于太空机器人跟踪的事件触发自适应控制方案。该方案通过引入具有修改阈值的ETM，确保高效的数据传输并排除芝诺行为；设计了预先确定的非对称时间递减视界（TRH）与二次Lyapunov函数（QLF）相结合的方法，以约束系统输出；同时，对系统的复杂非线性进行自适应补偿，避免了繁琐的导数推导。

2 问题描述

受干扰的n自由度（DOF）太空机器人操纵器的动力学方程可表示为：
[M(q)\ddot{q} + C(q, \dot{q}) \dot{q} + d = u]
其中，(q \in R^n) 表示广义位置向量，其