海流环境下二关节机械臂动力学建模及其跟踪控制

作者：葛大会; 尤云祥; 冯爱春^*

来源：应用数学和力学, 2023, 44(06): 666-678.

• 海流环境
• 水下机械臂
• 动力学建模
• 轨迹跟踪
• 滑模控制

水下机械臂的水动力性能受海流载荷的影响较大，目前针对水下机械臂控制的相关研究中将水下环境做了静水的假设或将海流载荷仅仅作为一种简单的随机扰动来考虑，控制精度较低.该文分别基于Lagrange法和Newton-Euler法推导出均匀海流环境下二关节机械臂的动力学模型，考虑海流和机械臂的相对运动，引入Morison公式计算海流对机械臂的水阻力和惯性力.基于此动力学模型，利用滑模控制策略实现机械臂理想轨迹的精确跟踪.对比PD(proportional-derivative)控制，仿真结果表明滑模控制具有更优的控制效果.

• 单位
  上海交通大学; 建筑工程学院; 海洋工程国家重点实验室