基于一致性理论的多臂航天器协同控制方法

作     者：岳程斐 孙英杰 柳子然 沈强 陈雪芹 YUE Cheng-fei;SUN Ying-jie;LIU Zi-ran;SHEN Qiang;CHEN Xue-qin

作者机构：哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院广东深圳518071 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 上海交通大学航空航天学院上海200040 

出 版 物：《控制与决策》 (Control and Decision)

年 卷 期：2023年第38卷第5期

页      面：1430-1437页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主　　题：多臂航天器 在轨操控 有向图 一致性理论 协同控制 

摘      要：针对空间中自由漂浮多臂航天器的多臂协同问题,提出一种基于一致性理论的协同控制方法,采用有向通信拓扑与广义雅克比矩阵结合的方式,实现自由漂浮航天器多机械臂间的协同.首先,建立多机械臂间的通信关系有向图,确定“领导-跟随体系下的主臂与从臂;其次,基于有向通信拓扑,进行主从臂末端运动规划,实现主臂运动向从臂的传递;再次,利用广义雅克比矩阵在动量守恒条件下进行末端运动向关节运动的映射,并基于一致性理论设计关节空间内的多臂协同运动控制器;最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明控制器的稳定性,并分析位置控制误差.仿真结果表明,所提出的控制方法可以实现多臂航天器系统空间操控任务中各机械臂的聚集、跟踪与位置协同.