控制理论与应用

作者：陈彦杰,兰立民,吴杨宁,张辉,王耀南

单位：福州大学机械工程及自动化学院,福州大学机械工程及自动化学院,福州大学机械工程及自动化学院,湖南大学机器人学院,湖南大学电气与信息工程学院

关键词：飞行作业机器人; 视觉伺服; 非奇异快速终端滑模控制; 反演控制; 自适应控制

基金：科技创新2030–“新一代人工智能”重大课题项目(2021ZD0114503), 国家自然科学基金项目(62273098, 61971071, 62027810, 62133005), 国家重大 研究计划–重点支持项目(92148204)资助.

飞行作业机器人在执行动态目标跟踪及物理交互作业时, 通常存在速度信息难获取、跟踪控制速度慢和物理交互扰动强等问题. 本文首先针对速度信息难获取问题, 设计了一种基于图像动力学的自适应速度观测器, 通过估计飞行作业机器人与动态目标之间的相对速度, 降低了速度信息测量的噪声与误差; 然后, 考虑跟踪控制速度慢问题, 设计了有限时间内收敛的非奇异快速终端滑模视觉伺服控制方法, 实现了动态目标的稳定跟踪; 接着, 考虑物理交互作业时机载机械臂对飞行作业机器人造成的强扰动问题, 提出了一种具有自适应上界估计能力的机械臂反演导纳控制策略, 在降低力传感器噪声影响的基础上, 实现了持续物理交互时的柔顺控制性能; 最后, 在仿真平台与真实实验场景中设计动态目标跟踪及物理交互作业实验. 结果表明, 所提出方法可在无动态目标相对速度信息的情况下实现快速视觉伺服跟踪效果, 并在与人发生物理交互时实现稳定的控制性能.

来源：2025年第7期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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