摘要:高空机械臂是变电站检修作业中拆装引流线夹螺栓的关键设备,针对其在视觉伺服跟踪螺栓目标过程中存在的误差收敛慢及未知扰动影响的问题,提出了一种基于积分滑模扰动观测器的非奇异终端积分滑模控制方法。该方法建立了图像视觉伺服的运动学模型,并分析外部扰动对模型不确定性的影响,进而利用等效扰动项对其进行表征。设计了一种引入积分幂次项和非奇异终端项的非奇异终端积分滑模控制器,结合指数趋近律推导出非奇异终端积分滑模控制律,保证系统跟踪误差在有限时间内快速收敛。在此基础上,利用积分滑模变量构建动态观测方程,进而推导出积分滑模扰动观测器的系统状态与扰动估计方程,并将扰动估计值前馈补偿至滑模控制律中,提升系统的抗扰性能。通过Lyapunov理论证明所提方法的系统稳定性和跟踪误差的有限时间收敛特性。最后,通过仿真实验验证了本文方法的可行性;同时搭建了高空作业模拟平台,设计不同扰动工况下的机械臂视觉伺服目标跟踪实验。实验结果表明,所提方法相较对比方法平均收敛时间缩短4.92 s,均方根误差平均减少11.03 pixels,并且在多种未知扰动工况下均能提高收敛速度与跟踪精度;同时,所提方法所设计的滑模面拥有良好的动态品质,且扰动观测器能准确估计外部扰动,具备良好的工程应用前景。