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基于Bi-LSTM网络的自由漂浮空间机械臂控制

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空间控制技术与应用 2023年第3期49卷 18-27页

作者：岳博晨贾世元王一帆程潏陈钢北京邮电大学自动化学院北京100876 北京邮电大学人工智能学院北京100876

自由漂浮空间机械臂轨迹跟踪控制受模型不确定性和外部扰动影响。针对该问题,提出了基于神经网络估计的自适应滑模控制策略.对模型不确定问题,采用双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)对空间机械臂模型不确定性进行估计,其中神经网络的估... 详细信息

自由漂浮空间机械臂轨迹跟踪控制受模型不确定性和外部扰动影响。针对该问题,提出了基于神经网络估计的自适应滑模控制策略.对模型不确定问题,采用双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)对空间机械臂模型不确定性进行估计,其中神经网络的估计方式为离线学习方式.采用自适应滑模控制解决网络估计中的误差和外部扰动影响.通过Lyapunov方法证明系统的稳定性,数值仿真验证控制策略的有效性.结果表明所提出的新型控制器能够实现低增益下控制性能的有效提升.

关键词：自由漂浮空间机械臂模型不确定性神经网络自适应滑模控制外部扰动

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自由漂浮柔性空间机器人轨迹跟踪控制

哈尔滨工业大学学报 2012年第5期44卷 1-6页

作者：胡庆雷翟艳霞霍星哈尔滨工业大学控制科学与工程系哈尔滨150001 渤海大学工学院辽宁锦州121013

针对自由漂浮柔性空间机器人的轨迹跟踪控制问题,利用拉格朗日和假设模态法建立了动力学模型,综合考虑其欠驱动、柔性振动等特点,将其简化为一种带有柔性振动扰动完全可控的动力学模型;在此基础上,考虑载体姿态干扰,提出一种改进自适应... 详细信息

针对自由漂浮柔性空间机器人的轨迹跟踪控制问题,利用拉格朗日和假设模态法建立了动力学模型,综合考虑其欠驱动、柔性振动等特点,将其简化为一种带有柔性振动扰动完全可控的动力学模型;在此基础上,考虑载体姿态干扰,提出一种改进自适应非奇异终端滑模控制策略,该方法采用自适应技术实时在线学习扰动参数,并引入条件积分改进滑模面消除干扰引起的稳态误差,从而保证所设计的控制律对扰动具有良好的鲁棒性;最后,基于Lyapunov方法证明了该控制策略能够实现关节期望轨迹的跟踪.仿真结果表明该控制策略对载体姿态干扰下系统轨迹跟踪控制的有效性和可靠性.

关键词：柔性空间机器人自由漂浮轨迹跟踪非奇异终端滑模自适应控制条件积分

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自由漂浮空间机器人捕获目标的协调控制

机器人 2013年第5期35卷 559-567页

作者：徐文福孟得山徐超梁斌哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055 深圳市数字化制造技术重点实验室广东深圳518055

针对空间机器人目标捕获任务,为提高控制效率并节约燃料,提出了基座自由漂浮下由空间机械臂自身的控制实现机械臂与基座协调运动的方法.首先分析了自主捕获的典型控制任务类型,得出相应的控制目标及对机械臂自由度数的要求.然后,建立了... 详细信息

针对空间机器人目标捕获任务,为提高控制效率并节约燃料,提出了基座自由漂浮下由空间机械臂自身的控制实现机械臂与基座协调运动的方法.首先分析了自主捕获的典型控制任务类型,得出相应的控制目标及对机械臂自由度数的要求.然后,建立了基座自由运动和基座姿态稳定/调整下的目标抓捕、视觉监测、位置跟踪等不同需求下的微分运动学方程,并将这些方程表示为统一的运动学模型.基于此,采用分解运动速度控制方法实现各种任务下的控制目标.最后建立了仿真系统,对所提方法进行仿真验证.结果表明了方法的有效性.

关键词：空间机器人自由漂浮目标捕获协调控制路径规划

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自由漂浮空间机器人视觉伺服系统研究

哈尔滨工程大学学报 2017年第2期38卷 153-159页

作者：刘阳谢宗武王滨刘宏蔡鹤皋哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室

为了将动力学模块引入传统的视觉伺服控制算法,使其更加符合真实模型。本文以自由漂浮空间机器人视觉伺服为目标,分析了其系统组成与工作原理。采用广义雅克比的方法完成其速度级的运动学建模,并在6D空间下分析其动力学模型。机械臂采... 详细信息

为了将动力学模块引入传统的视觉伺服控制算法,使其更加符合真实模型。本文以自由漂浮空间机器人视觉伺服为目标,分析了其系统组成与工作原理。采用广义雅克比的方法完成其速度级的运动学建模,并在6D空间下分析其动力学模型。机械臂采用PD与前馈控制完成笛卡尔空间点到点连续路径规划。借助双目手眼相机完成非合作目标位姿的提取,进而完成视觉伺服系统的搭建。本文算法可将机械臂控制算法引入到空间机器人视觉伺服系统,使得机器人控制更加方便,具有结构简单成本低等优点。通过搭建Sim Mechanics仿真模型,实现了对期望轨迹的跟踪,验证了视觉伺服算法的正确性。

关键词：空间机器人视觉伺服自由漂浮动力学双目视觉

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自由漂浮空间机器人力矩最优轨迹规划算法

哈尔滨工业大学学报 2011年第11期43卷 20-24页

作者：胡庆雷王永智石忠哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 中国民航大学航空自动化学院天津300300 滨州职业学院山东滨州256603

针对自由漂浮空间机器人的轨迹规划问题,提出一种基于粒子群优化算法的机械臂关节角驱动力矩最优轨迹规划算法.首先通过对自由漂浮空间机器人系统的动力学方程进行分析,给出了以机械臂关节角驱动力矩为目标函数的轨迹最优控制算法,并采... 详细信息

针对自由漂浮空间机器人的轨迹规划问题,提出一种基于粒子群优化算法的机械臂关节角驱动力矩最优轨迹规划算法.首先通过对自由漂浮空间机器人系统的动力学方程进行分析,给出了以机械臂关节角驱动力矩为目标函数的轨迹最优控制算法,并采用高阶多项式插值方法逼近机械臂关节角轨迹,结合粒子群优化算法对机械臂关节角轨迹进行优化求解.数值仿真表明,规划出的关节角轨迹平滑连续,在完成自由漂浮空间机器人姿态调整任务的同时,机械臂关节角驱动力矩降至最低.

关键词：自由漂浮空间机器人动力学方程粒子群优化算法力矩最优

自由漂浮双臂空间机器人基于RBF神经元网络的关节运动自适应控制

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系统仿真学报 2009年第10期21卷 3051-3055,3061页

作者：郭益深陈力福州大学机械工程及自动化学院福州350002

讨论了自由漂浮双臂空间机器人关节运动的控制问题。由拉格朗日第二类方法及系统动量、动量矩守恒关系,建立了自由漂浮双臂空间机器人完全能控形式的系统动力学方程。以此为基础,借助于RBF神经网络技术、Ge-Lee(GL)矩阵及其乘积算子定义... 详细信息

讨论了自由漂浮双臂空间机器人关节运动的控制问题。由拉格朗日第二类方法及系统动量、动量矩守恒关系,建立了自由漂浮双臂空间机器人完全能控形式的系统动力学方程。以此为基础,借助于RBF神经网络技术、Ge-Lee(GL)矩阵及其乘积算子定义,对自由漂浮双臂空间机器人进行了神经网络系统建模;之后针对双臂空间机器人系统所有惯性参数均未知的情况,设计了自由漂浮双臂空间机器人基于RBF神经元网络的关节运动自适应控制方案。提出的控制方案不要求系统动力学方程具有惯常的关于惯性参数的线性性质,且无需预知系统惯性参数的任何信息,也无需对神经网络进行离线训练、学习,所以更适于实时、在线应用。系统数值仿真证实了该控制方案的有效性。

关键词：自由漂浮双臂空间机器人 RBF神经元网络 GL矩阵及其乘积算子关节运动自适应控制

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自由漂浮柔性空间机械臂抗扰控制

南京理工大学学报 2021年第1期45卷 63-70页

作者：姚伟刘辽雪郭毓郭健南京理工大学自动化学院江苏南京210094

自由漂浮柔性空间机械臂的基座不受控,在外太空环境中不仅会受到如关节处摩擦力矩等匹配干扰的影响,还会受到如太阳辐射等非匹配干扰的影响。为了保证柔性空间机械臂系统的稳定及末端轨迹跟踪的精准,对其抗干扰控制方法进行研究。基于... 详细信息

自由漂浮柔性空间机械臂的基座不受控,在外太空环境中不仅会受到如关节处摩擦力矩等匹配干扰的影响,还会受到如太阳辐射等非匹配干扰的影响。为了保证柔性空间机械臂系统的稳定及末端轨迹跟踪的精准,对其抗干扰控制方法进行研究。基于奇异摄动法,将柔性空间机械臂系统解耦为刚性与柔性子系统,将非匹配干扰转化为匹配干扰,以便在控制通道对其进行补偿。对分解后的两个子系统,分别设计了带有干扰补偿的计算力矩控制器和滑模控制器,分别实现末端轨迹跟踪和柔性模态快速镇定。通过仿真验证了所提控制方法的有效性。

关键词：自由漂浮柔性空间机械臂奇异摄动法抗干扰非匹配干扰末端轨迹控制

基于多项式插值的自由漂浮空间机器人轨迹规划粒子群优化算法

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宇航学报 2011年第7期32卷 1516-1521页

作者：石忠王永智胡庆雷中国民航大学航空自动化学院天津300300 滨州职业学院山东滨州256603 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对自由漂浮空间机器人轨迹规划问题,提出一种基于多项式插值与粒子群优化算法相结合的非完整运动规划方法。首先,通过对系统非完整约束条件进行分析,给出了以机械臂关节角耗散能为目标函数的轨迹最优控制算法;并采用高阶多项式插值方... 详细信息

针对自由漂浮空间机器人轨迹规划问题,提出一种基于多项式插值与粒子群优化算法相结合的非完整运动规划方法。首先,通过对系统非完整约束条件进行分析,给出了以机械臂关节角耗散能为目标函数的轨迹最优控制算法;并采用高阶多项式插值方法逼近机械臂关节角轨迹,将插值多项式的系数作为优化参数,结合粒子群优化算法对关节角轨迹进行优化求解。最后,对本文提出的轨迹规划算法进行数值仿真。仿真结果表明关节角轨迹平滑连续,保证了关节角速度及关节角加速度在初始和终止状态均为零,从而验证了所提方法的有效性和可行性。

关键词：自由漂浮空间机器人多项式插值粒子群优化算法非完整运动规划

输入有界的自由漂浮柔性空间机器人轨迹跟踪控制

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控制理论与应用 2012年第3期29卷 395-400页

作者：翟艳霞胡庆雷徐梁霍星哈尔滨工业大学控制科学与工程系黑龙江哈尔滨150001

针对自由漂浮柔性空间机器人轨迹跟踪控制问题,首先利用拉格朗日和假设模态法建立了动力学模型.分析系统动力学模型,综合考虑欠驱动、柔性振动等特点,将其简化为一种带有柔性振动扰动完全可控的动力学模型;在此基础上,考虑控制输入受限... 详细信息

针对自由漂浮柔性空间机器人轨迹跟踪控制问题,首先利用拉格朗日和假设模态法建立了动力学模型.分析系统动力学模型,综合考虑欠驱动、柔性振动等特点,将其简化为一种带有柔性振动扰动完全可控的动力学模型;在此基础上,考虑控制输入受限,提出一种自适应状态反馈控制策略.该策略采用自适应技术实时在线学习柔性振动扰动参数,从而保证控制律对柔性振动扰动具有良好的鲁棒性;最后,基于Lyapunov方法证明了该控制策略能够实现关节期望轨迹的跟踪.仿真验证了该控制策略对控制输入受限系统轨迹跟踪控制的有效性和可靠性.

关键词：柔性空间机器人自由漂浮轨迹跟踪输入受限自适应