这篇论文《基于非奇异快速积分终端滑模的机械臂鲁棒控制》由杨杰杰和秦志杰撰写，主要探讨了如何通过非奇异快速积分终端滑模（NFTSM）技术提高机械臂的鲁棒控制性能。以下是该论文的摘要内容的详细分析和总结：
- 研究背景与目的：
- 机械臂在实际应用中常常受到机械摩擦、未知负载和模型误差等不确定性因素的影响，导致控制精度降低。
- 为克服这些不确定性因素，论文提出采用非奇异快速积分终端滑模（NFTSM）与指数障碍李雅普诺夫函数（Exponential Barrier Lyapunov Function, EBLF）结合的方法，设计有限时间鲁棒控制律。
- 研究方法：
- 数学模型建立：首先，建立了带有各类不确定性因素的机械臂数学模型，并通过设计的观测器准确估计出干扰值。
- 滑模面设计：利用机械臂转角误差设计了非奇异快速积分终端滑模面，这一设计旨在提高系统的跟踪性能和鲁棒性。
- 控制律设计：在指数障碍李雅普诺夫函数的基础上，设计出了有限时间鲁棒控制律。这种控制律能够在有效时间内收敛，提高系统的稳定性和控制精度。
- 实验结果：
- 仿真结果：三自由度机械臂的仿真结果表明，提出的有限时间鲁棒控制律能够有效克服不确定性因素对机械臂控制精度的影响。观测器的最大估计误差为0.1(°)/s^2，机械臂各关节转角的最大跟踪误差为0.1°。
- 实际实验结果：在三维空间固定坐标定位实验中，机械臂在提出的有限时间鲁棒控制律作用下的最大定位误差为0.22 cm，最长运行时间为2.2 s。
- 创新点与贡献：
- 论文将非奇异快速积分终端滑模与指数障碍李雅普诺夫函数相结合，提出了一种新的有限时间鲁棒控制律设计方法。
- 通过仿真和实际实验验证了该方法的有效性和优越性，为机械臂的高精度鲁棒控制提供了新的解决方案。
- 应用前景：
- 该研究成果不仅适用于机械臂的控制，还可以推广到其他具有类似不确定性因素的非线性系统中。
- 随着工业自动化和智能化的发展，该方法将在机器人技术、精密制造等领域具有广阔的应用前景。
