系统工程与电子技术

作者：高升, 张海龙, 张伟, 孔维国

单位：1. 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室, 辽宁 沈阳 110016；2. 中国科学院机器人与智能制造创新研究院, 辽宁 沈阳 110169；3. 航天器在轨故障诊断与维修重点实验室, 陕西 西安 710043

关键词：空间机械臂,执行器故障,故障诊断,残差信息,自适应超螺旋观测器

基金：国家自然科学基金(61973100);中国科学院沈阳自动化研究所基础研究计划项目(2022JC3K03);中国科学院沈阳自动化研究所研究室发展基金(E155380107)

针对空间机械臂系统执行器鲁棒故障诊断问题, 提出一种基于改进的自适应超螺旋观测器故障诊断方法。为抑制复杂空间环境引起的外部干扰对故障诊断结果的影响, 在经典超螺旋观测器的基础上引入观测器参数自适应调整算法, 同时解决观测器参数过估计问题与噪声扩展问题。此外, 引入小于1的分数幂和线性比例项来提高观测器的平滑性和快速性, 进一步改善故障诊断效果。基于Moreno-Lyapunov函数算法分析了观测器的有限时间稳定性, 证明了观测器的估计误差可以在有限时间内收敛至包含原点的邻域内, 提出残差生成方法并设计了基于自适应阈值的故障诊断策略。最后, 结合小行星采样空间三连杆机械臂算例, 通过仿真验证了所提方法的有效性。

来源：2024年第4期

《系统工程与电子技术》期刊编辑部

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