基于指令滤波的柔性关节空间机器人固定时间轨迹跟踪控制

来源：信息与控制杂志2025年第6期北京时间：

作者：洪梦情, 顾秀涛, 印杰, 郭毓

摘要：针对受到外部扰动和存在模型不确定性的柔性关节自由飞行空间机器人在运动过程中易产生弹性振动，导致机械臂末端控制精度降低的问题，提出了一种非奇异固定时间指令滤波反步控制方法。首先，针对反步控制中虚拟控制律多次求导造成的“计算爆炸”问题，采用了一种固定时间指令滤波器来获取虚拟控制律导数。进一步为消除指令滤波器引起的滤波误差，提出了一种非奇异固定时间滤波误差补偿算法，以提高系统的跟踪精度。基于李雅普诺夫稳定性理论设计了指令滤波反步控制器，该控制器能够保证系统的跟踪误差在固定时间内收敛到原点。仿真结果表明，所设计的控制器具有较快的收敛速度和较高的跟踪精度。

关键词：柔性关节空间机器人, 指令滤波, 滤波误差, 反步法, 非奇异固定时间控制