基于加速度的机器人 manipulator 鲁棒位置控制经由扰动观测器的稳定性分析

本文针对机器人 manipulator 基于加速度的鲁棒位置控制，利用扰动观测器（DOb）提出了一种新的非线性稳定性分析。研究表明，若在 DOb 设计中适当整定标称惯性矩阵，则位置误差在调节控制中渐近趋于零，在轨迹跟踪控制中一致最终有界。随着 DOb 带宽和标称惯性矩阵增大，误差界缩小，即位置控制系统的鲁棒稳定性和性能得到改善。然而，由于实际设计约束，DOb 带宽和标称惯性矩阵均不能任意增大，例如，当它们增大时鲁棒位置控制器对噪声更敏感。所提稳定性分析为基于 DOb 的鲁棒运动控制系统的动态行为提供了见解。理论上和实验上均证明，标称惯性矩阵的非对角元素有助于改善稳定性并调节鲁棒性与噪声敏感性之间的权衡。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。