不同重力環(huán)境下柔性關(guān)節(jié)空間機械臂軌跡跟蹤控制.pdf

1、隨著航天事業(yè)的迅速發(fā)展，空間機器人將在太空探索領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，對空間機器人的研究也日漸受到學(xué)者們的重視。由于空間環(huán)境本身的特殊性，宇航員的艙外活動具有一定危險性，并且出艙裝備昂貴。因此采用空間機械臂去完成一些空間操作任務(wù)，既能保障宇航員的安全又更經(jīng)濟。地球上與太空中的重力環(huán)境截然不同，如何保障地面調(diào)試好的空間機械臂發(fā)射到太空環(huán)境中仍然能取得期望的控制效果是空間機械臂控制系統(tǒng)研究的一個關(guān)鍵問題。而且，實際系統(tǒng)的空間機械臂模型中

2、存在關(guān)節(jié)柔性，由于柔性關(guān)節(jié)的存在可能導(dǎo)致控制系統(tǒng)失穩(wěn)，同時也影響軌跡跟蹤的精度。因此，本文對空間機械臂軌跡跟蹤控制進行了研究，主要考慮重力環(huán)境變化以及柔性關(guān)節(jié)模型的影響，并設(shè)計控制器達到高精度的軌跡跟蹤目的。在研究策略上采取遞進的方法，首先僅考慮重力環(huán)境變化因素影響下控制器的設(shè)計，進而對同時考慮重力影響和柔性關(guān)節(jié)影響的基座固定機械臂的控制進行了研究，最后擴展到機械臂自由漂浮情況下的控制。文章內(nèi)容主要安排如下：
　　首先，建立了柔性

3、關(guān)節(jié)空間機械臂地面階段和空間階段的運動學(xué)與動力學(xué)模型。對考慮重力影響的剛性機器人系統(tǒng)控制進行了研究，根據(jù)模型變化特點設(shè)計了PD迭代學(xué)習(xí)控制方法，進行了收斂性分析和仿真驗證，并跟PD控制器進行了比較，突出了控制器具有對環(huán)境的適應(yīng)性。結(jié)果表明迭代學(xué)習(xí)控制可以解決重力環(huán)境變化的問題，適用于剛性空間機械臂的控制。
　　然后，針對基座固定的空間機械臂，同時考慮了重力影響和柔性關(guān)節(jié)影響。為系統(tǒng)設(shè)計了基于奇異攝動的自適應(yīng)魯棒控制器，采用奇異攝動