无匹配条件下基于滑模观测器的高自由度欧拉-拉格朗日系统扰动估计
机器人学
2023-03-08 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出一种基于观测器的新型扰动估计方法，用于高自由度欧拉-拉格朗日系统，采用未知输入-输出(UIO)滑模观测器(SMO)。与以往的 SMO 方法不同，该方法不假设扰动的匹配条件。此外，相较于传统扰动估计方法，所提方法不需要计算惯性矩阵的逆以及精确测量系统速度。这一优势解决了诸如安全人机协作中高自由度机械臂外部力矩估计等实际问题中计算负担重与噪声放大的顾虑。我们通过定义欧拉-拉格朗日系统的一种新型线性化模型并设计基于滑模的扰动观测器来实现这一点。观测器的估计精度由基于李雅普诺夫的稳定性证明与滑模等效控制理论保证。本文末尾，该方法在七自由度机器人机械臂上实现，实验结果证实了其良好性能与实际应用潜力。
引用
@article{arxiv.2303.04008,
title = {Disturbance Estimation for High-Degree-of-Freedom Euler-Lagrangian Systems Using Sliding Mode Observer without Matching Conditions},
author = {Zengjie Zhang and Dirk Wollherr},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.04008},
year = {2023}
}