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作者：刘树博;李智;张志远;罗先喜;
单位：东华理工大学江西省康复辅具产业技术研究院;东华理工大学机械与电子工程学院;
摘要：目的 执行器故障及其非线性和有界扰动对不确定机械臂系统影响较大，需要实现机械臂对期望轨迹的快速和高精度跟踪。方法 基于多项式平方和（sum-of-squares, SOS）理论提出一种固定时间变参数滑模容错同步控制（fixed-time parameter-varying sliding fault tolerant synchronous control, FPS-FTSC）策略。首先，建立具有未知执行器故障及其非线性的统一数学模型；其次，为了使控制器满足机械臂各轴间的协调性，引入同步误差控制项，并结合预设性能函数（prescribed performance function, PPF）完成误差转换，在变参数终端滑模框架下，基于Lyapunov稳定性理论保证位置跟踪误差可以在固定时间收敛到PPF限定的范围内；最后，在求解变参数控制器增益的同时，给出系统具有全局最优H_∞扰动抑制性能存在的条件。结果 仿真和实验中，在没有执行器故障及其非线性存在的理想情况下，FPS-FTSC策略使位置跟踪误差和同步误差均能快速收敛到0的较小邻域内；在多种执行器故障及执行器非线性存在的情况下，所提策略仍能使系统实现对期望轨迹快速稳定地跟踪，且控制性能优于已有算法。结论 仿真和实验结果表明，所提控制策略能够使系统在多重约束下具有较好的暂态和稳态性能，表现出良好的鲁棒性和容错性。
关键词：机械臂;;执行器故障;;变参数滑模同步控制;;固定时间容错控制;;执行器非线性
基金资助：国家自然科学基金资助项目（62141102）;; 江西省自然科学基金资助项目（20202BAB202008）;; 江西省研究生创新基金资助项目（YC2022-s616）
