近日，中国科学院沈阳自动化研究所在空间机器人自主操控方面取得进展，针对航天器平台和机械臂的动力学耦合提出基于时延估计的无模型解耦控制算法，相关研究成果以Attitude Decoupling Control of Semifloating Space Robots Using Time-Delay Estimation ａｎｄ Supertwisting Control为题，发表在IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems上。
由于外太空高低温、超真空、强辐射等恶劣环境，由航天器和机械臂组成的空间机器人系统具备航天器的机动能力和机械臂的操作能力，未来将广泛应用于在轨服务和深空探测领域。空间机器人可承载大量的自主操作任务，如抓捕、装配、搬运以及采样返回等。对于此类机器人，航天器平台和机械臂之间存在复杂的动力学耦合作用，影响机械臂末端的操作精度。因此，如何有效抑制或补偿基—臂耦合作用是空间机器人领域的热点和难点问题。
为此，沈阳自动化所空间自动化技术研究室科研人员基于时延估计（Time-delay estimation, TDE）算法和超扭转控制（Super-twisting control, STC），提出一种无模型鲁棒解耦控制算法。该方法本质为瞬态学习控制算法，通过引入常数对角阵对动力学模型进行改造，将新模型划分为线性项和新非线性项，利用模型前一时刻的观测信息和控制输入来估计当前时刻系统的新非线性项，实现系统高效解耦。该方法优点在于不需要实时计算系统模型参数，算法具有内在自适应性，计算效率高。该成果将为后续开展空间机器人在轨服务和深空探测任务提供理论基础和技术支撑。
研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院创新交叉团队项目和机器人学国家重点实验室自主课题等的支持。