弱撞击对接机构柔顺控制技术研究

发布时间：2023-03-30 00:13

　　空间对接机构的对接控制技术在空间对接时能够帮助对接机构更稳定地完成对接,有助于提高空间对接机构的对接成功率。目前,逐渐复杂多样化的空间任务对空间对接技术提出了更高的技术要求,但我国掌握的空间对接技术与国外先进技术仍然存在一定差距,因此需要对新型对接机构的对接技术进行研究。针对新型对接机构的对接控制技术,本文的研究内容具体如下:具体介绍弱撞击对接机构的组成、工作原理和控制实施过程,并给出对接控制技术要求。介绍该对接机构的运动学,推导速度和力雅克比矩阵。分析控制方法,考虑该对接机构的对接特性,选择基于位置的阻抗控制方法作为机构对接柔顺力控制方法。通过仿真分析控制参数选取准则,并给出碰撞力控制律。设计位置阻抗控制器,在ADAMS中建立三维模型,在MATLAB中建立基于位置阻抗控制器的对接控制模型。根据联合仿真结果分析位置阻抗控制策略下碰撞力过大的问题,给出惯性补偿方案。搭建基于惯性-阻抗控制的优化对接控制系统,不同工况下的MATLAB和ADAMS联合仿真结果显示,面对不同的对接环境,控制器对碰撞力的约束效果良好,验证惯性-阻抗控制器应用于对接控制系统中的可行性。在基于惯性-阻抗控制的对接控制...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 对接机构国内外研究现状
        1.2.1 国外交会对接技术研究现状
        1.2.2 国内交会对接技术研究现状
    1.3 柔顺力控制
        1.3.1 柔顺力控制发展现状
        1.3.2 阻抗控制的发展现状
        1.3.3 自适应阻抗控制概述
    1.4 对接机构仿真
        1.4.1 数字仿真
        1.4.2 半物理仿真
        1.4.3 物理仿真
    1.5 本文的工作及研究内容安排
第二章 弱撞击对接机构及柔顺控制基本理论
    2.1 引言
    2.2 弱撞击对接机构
        2.2.1 LIDM机构组成
        2.2.2 LIDM工作原理
        2.2.3 LIDM控制实施
        2.2.4 LIDM对接技术要求
    2.3 LIDM运动学
        2.3.1 LIDM运动学
        2.3.2 LIDM雅可比矩阵
    2.4 阻抗控制方法
        2.4.1 基于力的阻抗控制
        2.4.2 基于速度的阻抗控制
        2.4.3 基于位置的阻抗控制
        2.4.4 阻抗控制方法的对比与选择
    2.5 本章小结
第三章 LIDM控制方案设计
    3.1 引言
    3.2 期望控制参数的选取
    3.3 LIDM位置阻抗控制器设计
        3.3.1 LIDM位置阻抗控制系统模型建立
        3.3.2 PID控制器设计
        3.3.3 碰撞力控制律设计
    3.4 LIDM位置阻抗控制器优化仿真和分析
        3.4.1 LIDM柔顺控制仿真
        3.4.2 位置阻抗控制优化
        3.4.3 LIDM惯性-阻抗控制系统模型建立
        3.4.4 控制仿真及结果分析
    3.5 本章小结
第四章 LIDM基于惯性-阻抗控制的自适应技术研究
    4.1 引言
    4.2 自适应控制基本原理
        4.2.1 自适应控制概念
        4.2.2 自适应控制类型
    4.3 LIDM自适应惯性-阻抗控制系统设计
        4.3.1 自适应惯性-阻抗控制系统模型建立
        4.3.2 Lyapunov稳定性理论
        4.3.3 基于自适应控制理论的控制器设计
    4.4 LIDM自适应惯性-阻抗控制对接系统仿真分析
        4.4.1 自适应惯性-阻抗控制系统仿真模型建立
        4.4.2 仿真结果分析
    4.5 本章小结
第五章 总结和研究展望
    5.1 本文总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3774785