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文檔簡介
1、隨著航天科技的發(fā)展與大型空間結(jié)構(gòu)建設(shè)進程的推進,對以在軌轉(zhuǎn)移目標為代表的多種在軌服務(wù)有著緊迫的需求??臻g機械臂在軌轉(zhuǎn)移目標過程中,受到工作空間的障礙物以及內(nèi)部復(fù)雜耦合特性與非線性的影響,使得空間機械臂的運動軌跡規(guī)劃及控制面臨諸多難題。本文主要針對空間機械臂在軌轉(zhuǎn)移目標的軌跡規(guī)劃以及軌跡跟蹤控制中的相關(guān)問題展開研究。
首先,根據(jù)空間機械臂在軌轉(zhuǎn)移目標任務(wù)需求確定了機械臂臂型,并在合理的簡化和約束條件下,建立了其運動學(xué)和動力學(xué)模型
2、;其次,針對機械臂軌跡規(guī)劃中障礙回避和機械臂奇異臂型回避的問題,以及對空間機械臂中關(guān)節(jié)沖擊最小化的需求,本文在避障和避奇異約束條件下,提出了一種基于區(qū)間分析和分支定界的軌跡規(guī)劃方法。該方法以最小化急動度為優(yōu)化目標,將軌跡規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為非線性多約束優(yōu)化問題,通過求解該優(yōu)化問題,可以得到滿足避障、避奇異及急動度最小化的機械臂各關(guān)節(jié)運動軌跡;然后,為了滿足對期望軌跡高精度跟蹤的需要,并針對多自由度空間機械臂存在內(nèi)部非線性、測量速度信號易受噪聲
3、干擾等問題,采用線性化力矩和輸出反饋控制的方法,構(gòu)建了軌跡跟蹤控制器,并利用在工程實踐中應(yīng)用成熟的卡爾曼濾波器,解決了噪聲干擾下測量速度信號的估計問題;最后,設(shè)計了在軌轉(zhuǎn)移目標過程的綜合仿真試驗。關(guān)于軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤控制的試驗結(jié)果表明,采用本文所提出的軌跡方法能夠得到平滑而連續(xù)的期望軌跡,且設(shè)計的軌跡跟蹤控制器能夠滿足期望軌跡的高精度跟蹤要求,與典型的計算力矩PID方法相比,本文所提出的方法具有較小的跟蹤誤差,且對瞬時運動和周期運動都
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