自由浮动空间柔性冗余度机械臂姿态稳定控制

讨论了自由浮动柔性冗余度空间机械臂的姿态稳定控制问题.采用假设模态法对柔性连杆的变形进行近似描述,忽略高阶弹性振动模态,然后利用拉格朗日法建立空间柔性冗余度机械臂系统的动力学模型.在此模型基础上利用奇异摄动法把系统分解为快慢2个子系统,设计慢变子系统的模糊滑模控制器,以保证轨迹误差的渐近跟踪.对快变子系统则采用最优控制...     

空间机械臂逆动力学问题的解析研究

本文讨论三刚体空间机械臂的逆动力学问题。利用逐次逼近法导出根据臂端设计轨迹计算机械臂控制规律的解析形式递推公式，并对航天器不受扰条件问题进行了讨论。     

漂浮载体弹性机械臂动力学控制

导出了漂浮载体弹性机械臂系统约束方程和动力学方程，利用逐次近似法讨论了机械臂结构弹性和负载位姿的影响，提出消除弹性影响的控制方法，并通过算例加以说明。     

基于超冗余度机械臂动力学的时间最优轨迹规划

基于超冗余度机械臂的动力学方程，提出了一种超冗余度机械臂同时受速度和力矩约束的时间最优轨迹规划方法，它首先采用B样条曲线拟合无碰撞墩散路径，得到由伪位移参数s表示的超冗余度机械臂连续，光滑运动路径，然后对动力学方程和约束方程进行数学变换，得到由s表示的动力学方程和约束方程，最后以s和伪速度s分别作为动态规划的阶段变量和状态变量，对超冗余度机械臂进行时间最优轨迹规划，仿真结果表明，所给出的时间最优轨迹规划算法是正确的，所采取的解决方法是可行的。     

多冗余度的机械臂容错操作中关节速度突变的研究

推导出了使速度突变极小化的退化机械臂关节速度的解析表达式,并从理论上证明了原机械臂关节速度最小范数解中的剩余关节速度矢量在退化机械臂零空间中的投影为零矢量,该结论适用于任意冗余度的平面和空间机械臂。研究结果表明,利用多冗余度机器人机械臂容错操作可以明显减小关节速度突变,提高容错操作的运动平稳性。     

空间机械臂捕获操作过程的神经网络镇定控制

分析了柔性空间机械臂捕获卫星过程受到的碰撞冲击效应,及其受碰撞冲击后不稳定运动的镇定控制.利用第二类拉格朗日方程建立空间机械臂系统的动力学模型.基于碰撞过程空间机械臂与被捕获卫星的动量守恒原理,利用动量冲量法计算碰撞冲击对空间机械臂运动状态的影响效应,该影响效应将引起空间机械臂系统的不稳定运动及柔性杆弹性振动.考虑到上述冲击效应,设计神经网络控制算法进行控制,以实现对不稳定运动进行镇定控制及抑制柔性杆振动.最后,通过数值仿真结果验证了上述控制算法的有效性.     

空间机械臂冲击动力学建模及冲击后运动控制

通过对漂浮基空间机械臂冲击动力学的建模,计算出完成抓取操作后空间机械臂各关节的运动速度,从而为数值仿真计算提供初始条件.针对目标物体及空间机械臂系统惯性参数存在未知的情况,设计了冲击后空间机械臂及目标物体组合系统的载体姿态及关节运动滑模神经网络控制,并对平面自由漂浮空间机械臂系统抓取目标物体的操作及冲击后控制进行了数值仿真.仿真结果表明,空间机械臂抓取目标物体时的冲击对系统有重大的影响,所设计的控制方案可保证系统对期望运动的追踪.     

狭小空间下机械臂关节的二阶线性系统控制方法研究

针对当前控制方法的控制精度较低,不适于狭小空间的问题,提出一种新的机械臂关节的二阶线性系统控制方法。介绍了机械臂关节动力学方程,给出狭小空间下机械臂关节二阶线性系统结构,二阶线性系统的控制主要通过跟踪微分器、过渡阶段和扩张状态观测器实现。分析了时间尺度,针对可通过传递函数描述的机械臂关节系统,在通过二阶线性系统对其进行控制的过程中引入时间尺度,以降低计算复杂度。实验结果表明,采用所提方法对狭小空间下机械臂关节进行控制,响应速度快,无超调,且跟踪精度高。     

空间机械臂直接驱动、挠性的输入成型控制

针对空间环境和空间任务的特殊性,以空间机械臂模拟实验系统为研究对象,利用空间机械臂动力学模型,设计了脉冲输入成型器.它借助输入成型技术的前馈控制方法,有效地消除机械臂完成跟踪运动的余振动,实验证明:该系统的运动状况能够满足控制系统的要求.     

基于操作空间的机械臂自适应模糊鲁棒控制

为提高动力学模型不确定的机械臂系统的跟踪精度, 提出了一种基于操作空间的自适应模糊的鲁棒轨迹跟踪控制方法。考虑存在未知的外部扰动和其他未建模动态, 引入GL(General Linear)矩阵及其乘法算子,利用模糊系统逼近任意非线性函数的能力对机械臂动力学进行前馈补偿, 通过鲁棒控制项抑制建模误差和有界扰动。该方法无需求解机械臂在操作空间的动力学模型。根据Lyapunov 稳定性理论证明了系统的稳定性,并通过仿真实验验证了所设计控制器能达到较好的轨迹跟踪效果。     

空间柔性双臂机器人的动力学建模及控制

空间柔性多臂机器人是一个高度非线性、强耦合的复杂动力学系统。该文首先基于假设模态法、拉格朗日方程和系统动量守恒,推导了自由浮动空间柔性双臂机器人协调操作刚性负载闭链系统的动力学模型,并利用位置-力混合控制算法对该动力学模型实现了轨迹跟踪控制,最后进行了动力学控制仿真,验证了方法的有效性。     

基于任务的两协调机械手的关节轨迹优化

介绍了机器人协调控制和冗余度机器人的研究的一般方法,从工作椭球角度研究了两个协调机械手的关节轨迹优化．从任务出发,根据运动和力的需要,定出期望的可操作性椭球;把期望的椭球与两机械手实际可操作性椭球的相交体积作为性能指标,用零空间控制进行优化,利用冗余产生出满足终端运动要求的、优化的关节轨迹．为了对平面上两个３连杆机械手进行分析,为了比较,用零空间控制和伪逆控制分别进行关节轨迹规划．结果表明：用零空间控制时,两机械手实际可操作性椭球与期望的椭球相交体积变大、性能指标提高;用伪逆控制时,两机械手实际可操作性不能逼近期望的椭球．文中通过椭球把运动和力的控制结合起来,仿真实例证明了文中控制算法的有效性．     

空间操作臂的高效率动力学建模方法

为了减轻在无外力情况下,空间操作臂系统的操作臂与载体之间的动力学耦合作用,结合增广体、虚拟操作臂及动力学等价操作臂理论,将系统转化为一个具有等效运动学及动力学的基座固定的操作臂系统,使得固定基座操作臂系统的建模方法可以直接应用到空间操作臂系统中,将高效率动力学建模方法空间算子代数理论应用到空间操作臂系统建模中,从而解决空间操作臂系统动力学建模复杂及效率不高的问题,易于计算工作空间,为实时控制奠定了基础.     

双并联机器人协作的运动学建模

提出并联机器人以协作的方式提高其作业能力的一个新途径·通过引入瞬时作业点的概念,将工件和刀具离散化,并用其相应坐标系上的一个向量来描述工件和刀具上的瞬时作业点,建立了协作系统中各单机间的联系,将并联机器人协作运动学问题转化成二单并联机器人在工件和刀具约束下的运动学参量的求解·建立了双并联机器人协作的等效闭链运动学模型和运动学方程式,为并联机器人协作运动学分析和控制建立了基础·通过算例证明了模型的正确性和并联机器人协作在拓展有效工作空间方面的有效性·     

基于神经网络的空间柔性机械臂PID快速学习控制

针对自由漂浮柔性空间机器人的轨迹跟踪问题,提出一种径向基函数（RBF）神经网络控制策略.首先建立漂浮基柔性空间机器人的非线性动力学方程,考虑到RBF神经网络良好的逼近能力,柔性臂的非线性逆动力学模型通过RBF网络来逼近,采用PID控制器与神经网络控制器来共同保证系统稳定性,其误差代价函数由PID控制器提供,采用固定中心参数,而扩展宽度采用启发式关系确定,网络权值采用改进的最优准则算法进行调整来实现快速学习能力.仿真结果表明了这种RBF神经控制器能够达到较快的误差收敛速度.     

并联机器人位置空间分析的几何法

结合６－ＳＰＳ并联机器人的结构特点，在考虑主动副运动范围和从动副结构约束情况下，提出了上平台位置空间分析的一种几何方法。该法可直接获得三维位置空间的边界曲面方程从而可方便地绘出位置空间各截面形状。     

Motion Planning for Minimizing Base Disturbance of Space Manipulators

A simulated annealing particle swarm optimization(PSO)algorithm is utilized in this paper to plan the motion of space manipulators with minimized base disturbance,not only its attitude but also its position.Since space manipulators must meet the Law of Momentum Conservation,any motion of manipulators will disturb the spacecraft which is free-float in the space environment.This paper tries to limit this effect to the minimum.First,this paper establishes the mathematical model for space manipulators by generalized Jacobian matrix(GJM) and analyzes its inverse kinematics by Theory of Screws.Second,a polynomial function of seventh degree is used to parameterize the joint motion and quaternion representation is also used to represent attitude of spacecraft.Moreover,this paper designs a proper objective function and depicts this algorithm detailedly and clearly.Finally,the results of numerical simulation are verified by the proposed algorithm.     

用于机器手控制的在线的自组织模糊神经网络

基于动态自适应方法,本文提出了一种能动态生成自组织模糊神经网络(SOFNN)的新算法,并应用该算法能有效地估计机器手的非线性。本算法能自动划分输入输出空间,自学习调整高斯函数,模糊规则的构造及空间的划分数目是并行调整的。这个SOFNN算法的独特之处是:自组织动态结构、快速的学习能力,良好的鲁棒性。一个两自由度的工业机械手验证了其有效性。     

在轨服务双臂空间机器人参数辨识研究

本文以在轨服务自由漂浮空间双臂机器人为研究对象，研究了机器人本体和所抓取未知目标卫星的参数辨识问题。利用卫星自身携带的测速敏感器测得卫星本体质心以及操作臂的线速度及角速度，基于线动量及角动量守恒方程即可对双臂机器人本体和未知目标卫星进行未知参数的辨识。本文首先对空间机器人模型进行符号推导；然后研究了机器人的参数对辨识研究的影响；最后分析了参数辨识的影响因素。本参数识别方法的可行性以及效果在地面实验室中得到验证。