关键词：机械臂;固定时间;时变非对称输出约束;反步自适应控制;固定时间观测器;改进的北方苍鹰算法
摘 要：针对一类存在建模误差、外部扰动和时变非对称输出约束的机械臂系统位置跟踪控制问题,本文提出了一种固定时间反步自适应优化控制方法.首先,通过设计固定时间干扰观测器来快速准确地估计机械臂系统的建模误差和外部扰动.其次,将反步法与新型障碍Lyapunov函数相结合,并基于一种滚动自适应律完成考虑机械臂输出约束的固定时间控制器设计,同时采用指令滤波器和切换函数解决控制器推导过程中存在的“微分爆炸”和“虚拟控制量奇异”问题.再次,利用改进的北方苍鹰(Improved Northern Goshawk, ING)算法对机械臂系统的控制参数进行优化整定,进一步提高系统的收敛速度和稳态精度.理论分析表明,系统跟踪误差能够在固定时间内收敛到接近零的小邻域内,且始终满足输出约束的要求.最后,通过PUMA560型机械臂的仿真对比研究验证了本文所提方法的有效性.
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