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挂轨式巡检机器人在矿井巷道复杂工况下行走时，因轨道接缝冲击、轮轨摩擦时变等多源扰动引发本体振动，易导致采集的巡检图像清晰度不足、视频画面频繁抖动等问题。提出一种融合预设性能控制（PPC）、非奇异快速终端滑模控制（NFTSMC）与扰动观测器（DOB）的复合鲁棒控制策略PPC-NFTSMC-DOB。通过分析机器人行走机构结构特性，建立爬坡、转弯等典型工况的动力学与运动学模型。设计了复合控制策略：引入PPC，通过预设性能函数约束速度跟踪误差，确保动态性能指标；利用NFTSMC保证机器人控制系统在有限时间内收敛，同时抑制抖振；通过DOB实时观测并补偿轨道形变、摩擦因数变化等未知扰动。仿真结果表明：在轮轨摩擦因数时变工况下，PPC-NFTSMC-DOB策略将调节时间控制在0.35～0.40 s，超调量为2.0%～3.0%，稳态误差小于0.005 m/s；在面对高达20 mm的轨道接缝冲击时，速度超调量维持在7.5%～8.0%，并在0.85～0.90 s内恢复稳定；相较传统PID，其速度跟踪稳态误差降低约80%，轨道接缝冲击后的恢复时间缩短近68%；相较NFTSMC+DOB，调节时间缩短约17%，速度超调量降低50%左右，能显著提升挂轨式巡检机器人在复杂扰动下的速度跟踪精度与运行稳定性，为自动化巡检装备的高性能控制提供技术支撑。
Abstract：[1] TANG Chaoquan， ZHOU Gongbo， GAO Zhaoxing， et al. A novel rail inspection robot and fault detection method for the coal mine hoisting system[J]. IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine， 2019， 11(2): 110-121.
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基本信息:
DOI：10.13272/j.issn.1671-251x.2026020004
中图分类号:TD76;TP242
引用信息:
[1]胥智晖,寇子明,韩聪,等.基于PPC-NFTSMC-DOB的挂轨式巡检机器人鲁棒行走控制[J].工矿自动化().DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2026020004.
基金信息:
国家自然科学基金项目（52174147）
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