答辩博士：蒋素荣

指导教师：吴洪涛  教授 

论文题目：绳驱动机械臂系统研制及其鲁棒控制研究

答辩委员会：

主席：李东波  教授    南京理工大学

委员：谭业发  教授    中国人民解放军陆军工程大学

            罗  翔  教授    东南大学

              王禹林 教授  南京理工大学

            唐敦兵  教授    南京航空航天大学

            游有鹏  教授    南京航空航天大学

      吴洪涛  教授    南京航空航天大学

秘书：吴青聪 讲师    南京航空航天大学

答辩时间：2018年12月17日13:00

地  点：南航明故宫校区17#519

  针对传统工业机械臂所面临的负载自重比较低、人机交互安全性差等问题，研制一型绳驱动机械臂，基于时延估计技术，综合滑模控制理论对其高品质鲁棒控制展开了深入的理论与试验研究。

   主要科研工作及成果如下：

   （1）创新研制了一型被动解耦机构，对其解耦特性进行了深入研究，而后基于研究结果，研制了主动解耦绳驱动机械臂“北极星1号”。为解决绳驱动机械臂存在的运动学耦合问题，创新研制了一型被动解耦机构。而后综合研究成果，研制了一型主动解耦的绳驱动机械臂“北极星1号”。

   （2）针对所研制的绳驱动机械臂“北极星1号”，展开了深入的动力学建模及参数辨识策略研究。利用牛顿-欧拉方程建立系统刚体动力学；基于能力守恒定律，刻画绳索动力学特性；融合上述研究成果，最终得到系统完整的动力学模型及其参数辨识方法。

   （3）针对复杂集总干扰下绳驱动机械臂高品质跟踪控制问题，利用TDE技术，创新地提出一种分数阶非奇异终端滑模（fractional-order nonsingular terminal sliding mode, FONTSM）控制策略。而后基于李雅普诺夫方法证明了闭环控制系统的收敛性和稳定性。采用多组对比仿真与试验验证了所提算法的有效性和相对现有算法的优越性。

   （4）为进一步提升绳驱动机械臂在复杂集总干扰下的控制性能，在前文的基础上提出了一种基于TDE技术的自适应FONTSM(adaptive FONTSM, AFONTSM)控制算法。采用李雅普诺夫稳定性理论证明了包含自适应动态的闭环控制系统稳定性。最终多组对比仿真和试验结果验证了所提控制算法的有效性和优越性。