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漂浮基转台线性化状态反馈指向与跟踪控制

北京航空航天大学学报 2015年第9期41卷 1567-1573页

作者：赵国伟王伟民方艺忠王灏宇北京航空航天大学宇航学院北京100191 北京航天长征飞行器研究所试验物理与计算数学国家级重点实验室北京100076

在空间漂浮平台上,两自由度转台在跟踪指向空间目标的过程中对平台会产生姿态扰动,使平台姿态发生变化,从而影响转台末端的空间指向,降低指向跟踪精度,因此转台与平台间存在耦合关系.当指向机构的转动惯量相对较大或快速精密指向时这种... 详细信息

在空间漂浮平台上,两自由度转台在跟踪指向空间目标的过程中对平台会产生姿态扰动,使平台姿态发生变化,从而影响转台末端的空间指向,降低指向跟踪精度,因此转台与平台间存在耦合关系.当指向机构的转动惯量相对较大或快速精密指向时这种耦合关系变得不可忽视.为改善这一情况下的跟踪控制精度,提出了耦合补偿方法,加入平台实时姿态来修正转台跟踪的目标,并使用结合反馈线性化的状态反馈控制方法,最终通过仿真实验与传统PD控制方法进行对比,结果表明结合反馈线性化的状态反馈控制方法有效提高了跟踪精度.

关键词：漂浮基跟踪控制耦合关系反馈线性化状态反馈

漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统动力学及载荷力/位置混合控制的模糊变结构控制器设计

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空间科学学报 2011年第2期31卷 260-268页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程与自动化学院福州350108

讨论了载体位置、姿态均不受控制的漂浮基双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题.利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型,结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系,得到抓持系统合... 详细信息

讨论了载体位置、姿态均不受控制的漂浮基双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题.利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型,结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系,得到抓持系统合成动力学方程.以此为基础,考虑到空间机器人系统结构的复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构控制理论,针对该抓持系统惯性空间轨迹跟踪设计了全局滑模控制方案及相应的PI内力控制方案,从而达到位置、力的混合控制.为克服滑模控制器抖振的缺点,附加设计了模糊控制器.根据系统的输出来动态调节滑模控制器的参数,从而既可确保系统的快速响应又可降底原有的抖振.系统数值仿真征明了上述控制方案的有效性与准确性.

关键词：漂浮基闭链双臂空间机器人模糊变结构控制力/位置混合控制

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漂浮基空间机械臂系统的非完整性研究

机械设计与制造 2018年第10期 257-260页

作者：陈正仓周维佳中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院大学北京100049

以漂浮基n关节空间机械臂系统为研究对象,建立了系统动力学一般方程,并分析了机械臂与浮动基体之间存在的动力学耦合关系,进而提出了一种系统非完整性判定方法。该方法通过选择基体姿态速度变量和机械臂关节角速度变量构成系统的独立状... 详细信息

以漂浮基n关节空间机械臂系统为研究对象,建立了系统动力学一般方程,并分析了机械臂与浮动基体之间存在的动力学耦合关系,进而提出了一种系统非完整性判定方法。该方法通过选择基体姿态速度变量和机械臂关节角速度变量构成系统的独立状态变量,构造系统状态方程,并对系数矩阵做出适当的分解,可以证明系统状态解空间是一个不满足对合性的变矢量域分布。最终,通过弗罗贝尼乌斯定理判定定理证明系统的非完整性。在仿真过程中,以闭合关节路径为输入条件,来观察基体姿态输出的变化情况,发现基体姿态变化曲线并不是闭合的,再次证明了系统的非完整性。

关键词：漂浮基空间机械臂非完整分布对合性弗罗贝尼乌斯定理仿真

漂浮基空间机器人捕获卫星过程冲击动力学建模及基于非线性滤波器的镇定运动控制

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载人航天 2016年第1期22卷 34-38页

作者：程靖陈力福州大学机械工程及自动化学院福州350116 福建省高端装备制造协同创新中心福州350116

研究了空间机器人系统捕获目标卫星时发生碰撞的冲击效应及之后的稳定控制问题。首先利用拉格朗日第二类方程建立了空间机器人系统的动力学模型,目标物的动力学方程则通过牛顿欧拉法获得。其次利用运动几何关系及动量守恒原理,分析了碰... 详细信息

研究了空间机器人系统捕获目标卫星时发生碰撞的冲击效应及之后的稳定控制问题。首先利用拉格朗日第二类方程建立了空间机器人系统的动力学模型,目标物的动力学方程则通过牛顿欧拉法获得。其次利用运动几何关系及动量守恒原理,分析了碰撞冲击对系统的影响。对于两者接触后形成失稳的联合体系统,设计了输出反馈控制方案,以完成稳定控制。同时,考虑到空间机器人输入力矩有限的条件,运用带饱和函数的控制率将控制力矩限制在一定范围内。该方案利用非线性滤波器估测机械臂关节的速度,使其在控制过程中仅需测量系统位置信息。最后,通过李雅普诺夫判据证明了系统的稳定性。数值仿真实验模拟了碰撞冲击效应,并验证了上述控制方案的有效性。

关键词：漂浮基空间机器人碰撞冲击输入受限

漂浮基闭链空间机械臂抓持载荷基于神经网络的反演自适应控制

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工程力学 2012年第3期29卷 205-211页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程与自动化学院福州350108

讨论漂浮基闭链空间机械臂抓持系统目标载荷的位置、力混合协调控制问题。结合系统动量、动量矩守恒关系及闭合运动链几何约束关系,利用多刚体动力学建模方法建立了漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的合成动力学方程。针对参数不确定... 详细信息

讨论漂浮基闭链空间机械臂抓持系统目标载荷的位置、力混合协调控制问题。结合系统动量、动量矩守恒关系及闭合运动链几何约束关系,利用多刚体动力学建模方法建立了漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的合成动力学方程。针对参数不确定和外部干扰的情况,提出一种基于反演神经网络的位置、力自适应协调控制方案,从而达到对抓持负载位置与所受内力的双重控制效果。此控制方案无需要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系;同时,它可保证系统渐近稳定性。数值仿真结果证实了该控制方案可有效地消除参数不确定对系统的影响。

关键词：漂浮基闭合运动链反演神经网络力/位置混合控制

漂浮基柔性空间机械臂关节运动的分块神经网络控制及柔性振动模糊控制

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工程力学 2012年第5期29卷 230-236,250页

作者：黄登峰陈力福州大学机械工程及自动化学院福州350108

讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,漂浮基柔性空间机械臂关节运动及柔性振动主动抑制的控制问题。由系统动量守恒关系及假设模态法,利用拉格朗日方法建立了漂浮基柔性空间机械臂的系统动力学方程。之后采用奇异摄动理论,将其分解... 详细信息

讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,漂浮基柔性空间机械臂关节运动及柔性振动主动抑制的控制问题。由系统动量守恒关系及假设模态法,利用拉格朗日方法建立了漂浮基柔性空间机械臂的系统动力学方程。之后采用奇异摄动理论,将其分解为表示刚性运动的慢变子系统和柔性振动的快变子系统。据此,设计了柔性空间机械臂系统载体姿态及机械臂关节铰协调运动的组合控制器。针对慢变子系统——柔性空间机械臂的刚性运动,设计了分块神经网络控制器,以完成系统参数未知情况下关节空间协调运动的轨迹跟踪;而对于快变子系统——柔性臂的振动,则设计了模糊控制器来主动抑制柔性杆的振动。数值仿真证实了提出方法的有效性。

关键词：漂浮基柔性空间机械臂奇异摄动法分块神经网络控制模糊控制

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漂浮基系统动力学特性分析

南方农机 2020年第14期51卷 139-140页

作者：杨超越长安大学工程机械学院陕西西安710064

为了使漂浮基系统在空中完成一系列规定的动作,文章对漂浮基系统的动力学特性进行了分析,并依照动力学方法控制漂浮基机器人在漂浮状态时进行腿部平稳运动。此外,还研究了漂浮基系统的耦合机理,以双腿漂浮基系统为研究对象进行了仿真模... 详细信息

为了使漂浮基系统在空中完成一系列规定的动作,文章对漂浮基系统的动力学特性进行了分析,并依照动力学方法控制漂浮基机器人在漂浮状态时进行腿部平稳运动。此外,还研究了漂浮基系统的耦合机理,以双腿漂浮基系统为研究对象进行了仿真模拟。仿真结果表明,合理运用漂浮基系统之间的动力耦合,可以使漂浮机器人完成一系列平稳运动。

关键词：漂浮基动力学控制耦合性机器人

基于时延估计技术的漂浮基空间机械臂容错控制

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机械设计与制造工程 2015年第4期44卷 5-8页

作者：郭天陈力福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108

讨论了具有未知参数的漂浮基空间机械臂在发生电机故障时的动力学建模、运动容错控制算法问题。利用Lagrange第二类动力学方程建立了系统在发生故障时的动力学模型。针对该模型,提出了一种基于Backstepping思想与时延估计技术相结合的... 详细信息

讨论了具有未知参数的漂浮基空间机械臂在发生电机故障时的动力学建模、运动容错控制算法问题。利用Lagrange第二类动力学方程建立了系统在发生故障时的动力学模型。针对该模型,提出了一种基于Backstepping思想与时延估计技术相结合的容错控制方法,并证明了整个闭环控制系统的渐进稳定性。提出的混合控制方法能够有效地解决漂浮基空间机械臂参数不确定及电机故障问题。通过计算机数值仿真,验证了上述控制方案的有效性和可行性。

关键词：漂浮基空间机械臂时延估计容错控制

闭链双臂空间机器人抓持载荷基于径向基函数神经网络的补偿控制

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机械工程学报 2011年第7期47卷 38-44页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程与自动化学院福州350108

讨论具有闭合运动链的漂浮基双臂空间机器人抓持系统目标载荷的位置、力混合协调控制问题。采用多刚体动力学建模方法并结合漂浮基闭链抓持系统固有的运动学及动力学特性,获得抓持系统合成动力学方程。闭链双臂空间机器人系统参数极其... 详细信息

讨论具有闭合运动链的漂浮基双臂空间机器人抓持系统目标载荷的位置、力混合协调控制问题。采用多刚体动力学建模方法并结合漂浮基闭链抓持系统固有的运动学及动力学特性,获得抓持系统合成动力学方程。闭链双臂空间机器人系统参数极其复杂经常出现变动,针对抓持系统参数不确定的情况,根据神经网络控制理论和Lyapunov稳定性理论,设计该抓持系统基于径向基函数神经网络补偿的力/位置协调控制方案,从而达到对抓持负载位置与所受内力的双重控制效果。系统数值仿真证明了上述控制方案的准确性,仿真结果也证实了所提出的控制方案可有效地消除参数不确定对控制系统的影响。

关键词：漂浮基闭链双臂空间机器人径向基函数神经网络力/位置自适应补偿控制