漂浮基空间机器人基于扩张状态观测器的姿态、关节模糊控制
发布时间：2021-01-12 05:40
随着航天事业的迅猛发展,人类对太空探测的深度与广度也得到了里程碑式的发展。而空间机器人能够适应太空中复杂的工况环境,其在一些高危性、高重复性的工作项目中的突出表现,奠定了在我国航空航天事业发展的基础,也必将在人类对太空的不断探索中发挥着至关重要的作用。空间机械臂通常为了节省燃料,一般设计成载体位置不控的形式,但为使其安装携带的通讯设备能够正常工作,因而对载体的姿态有着一定的要求。因此,本文将漂浮基空间机器人系统作为控制对象,讨论了载体位置不控,姿态受控的漂浮基刚性空间机器人和载体姿态、位置均不受控的漂浮基柔性关节空间机器人模型,在模型不确定等因素影响下的基于扩张状态观测器的模糊控制方法。首先,在平面两杆空间机械臂物理模型的基础之上,利用空间机器人系统中存在的动量守恒、动量矩守恒关系并结合第二类拉格朗日方程的建模方法,分别建立了刚性、柔性关节的系统动力学方程;其中利用奇异摄动法将漂浮基柔性关节空间机器人系统解耦为快变子系统与慢变子系统,通过对柔性关节产生的弹性振动进行主动抑制,利用速度差值反馈法对快变子系统进行控制,而对慢变子系统则采用刚性臂的控制方案,两种模型方程的建立为后续控制方法的...
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２自由飞行空间机器人??－．－
维修及舱外行走，考虑到了宇航员出舱安全性及经济性等因素。而舱内所需的??空间机器人大多属于小巧灵活型，可配合宇航员进行小型的科学实验，减少宇??航员的工作量。如图１－３所示加拿大空间操作机器人系统，是典型的舱外服务??机器人。如图１－４所示为德国宇航中心研制的ＲＯＫＶＩＳＳ双关节系统。??图Ｍ星球表面探测机器人?图１－２自由飞行空间机器人??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｌａｎｅｔａｒｙ?Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ?Ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｒｅｅ?Ｆｌｙｉｎｇ?Ｓｐａｃｅ?Ｒｏｂｏｔ??＿?ＩＭ??图１－３舱外服务机器人?图１－４舱内服务机器人??Ｆｉｇ．?１－３?Ｅｘｔｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ?Ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．１－４?Ｉｎｔｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ?Ｒｏｂｏｔ??１．２空间机器人发展概述??随着空间科学技术的发展，空间机器人的探索热度居高不下，无论是在航??天事业方面己有了一定成果的发达国家，还是我国作为航天事业发展初级阶段??的新星代表，均对未来外太空的探索寄予无限热忱，并做了大量的科学研宄。??３??
维修及舱外行走，考虑到了宇航员出舱安全性及经济性等因素。而舱内所需的??空间机器人大多属于小巧灵活型，可配合宇航员进行小型的科学实验，减少宇??航员的工作量。如图１－３所示加拿大空间操作机器人系统，是典型的舱外服务??机器人。如图１－４所示为德国宇航中心研制的ＲＯＫＶＩＳＳ双关节系统。??图Ｍ星球表面探测机器人?图１－２自由飞行空间机器人??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｌａｎｅｔａｒｙ?Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ?Ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｒｅｅ?Ｆｌｙｉｎｇ?Ｓｐａｃｅ?Ｒｏｂｏｔ??＿?ＩＭ??图１－３舱外服务机器人?图１－４舱内服务机器人??Ｆｉｇ．?１－３?Ｅｘｔｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ?Ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．１－４?Ｉｎｔｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ?Ｒｏｂｏｔ??１．２空间机器人发展概述??随着空间科学技术的发展，空间机器人的探索热度居高不下，无论是在航??天事业方面己有了一定成果的发达国家，还是我国作为航天事业发展初级阶段??的新星代表，均对未来外太空的探索寄予无限热忱，并做了大量的科学研宄。??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性关节空间机器人自适应模糊鲁棒H∞控制[J]. 张丽娇,陈力. 系统仿真学报. 2017(06)
[2]空间机器人双臂捕获卫星后闭链系统的滑模变结构控制[J]. 程靖,陈力. 载人航天. 2017(03)
[3]飘浮基柔性关节、柔性臂空间机器人的鲁棒控制仿真[J]. 于潇雁,陈力. 系统仿真学报. 2015(12)
[4]载体位置、姿态均不受控的飘浮基柔性空间机器人的Terminal滑模控制[J]. 于潇雁,陈力. 中国机械工程. 2015(07)
[5]基于模糊自抗扰控制器的永磁同步电动机伺服系统[J]. 黄庆,黄守道,伍倩倩,李孟秋,黄科元,匡江传. 电工技术学报. 2013(09)
[6]力矩受限的柔性关节空间机器人的鲁棒模糊滑模控制[J]. 谢立敏,陈力. 工程力学. 2013(08)
[7]国内外空间机器人技术发展综述[J]. 张文辉,叶晓平,季晓明,吴夏来,朱银法,王超. 飞行力学. 2013(03)
[8]我国空间站工程总体构想[J]. 周建平. 载人航天. 2013(02)
[9]机器人上演太空加油秀[J]. 陈杰,陈菲. 太空探索. 2013(03)
[10]漂浮基柔性关节空间机械臂模糊滑模控制及振动抑制[J]. 谢立敏,陈力. 力学季刊. 2012(04)
本文编号：2972266
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２自由飞行空间机器人??－．－
维修及舱外行走，考虑到了宇航员出舱安全性及经济性等因素。而舱内所需的??空间机器人大多属于小巧灵活型，可配合宇航员进行小型的科学实验，减少宇??航员的工作量。如图１－３所示加拿大空间操作机器人系统，是典型的舱外服务??机器人。如图１－４所示为德国宇航中心研制的ＲＯＫＶＩＳＳ双关节系统。??图Ｍ星球表面探测机器人?图１－２自由飞行空间机器人??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｌａｎｅｔａｒｙ?Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ?Ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｒｅｅ?Ｆｌｙｉｎｇ?Ｓｐａｃｅ?Ｒｏｂｏｔ??＿?ＩＭ??图１－３舱外服务机器人?图１－４舱内服务机器人??Ｆｉｇ．?１－３?Ｅｘｔｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ?Ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．１－４?Ｉｎｔｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ?Ｒｏｂｏｔ??１．２空间机器人发展概述??随着空间科学技术的发展，空间机器人的探索热度居高不下，无论是在航??天事业方面己有了一定成果的发达国家，还是我国作为航天事业发展初级阶段??的新星代表，均对未来外太空的探索寄予无限热忱，并做了大量的科学研宄。??３??
维修及舱外行走，考虑到了宇航员出舱安全性及经济性等因素。而舱内所需的??空间机器人大多属于小巧灵活型，可配合宇航员进行小型的科学实验，减少宇??航员的工作量。如图１－３所示加拿大空间操作机器人系统，是典型的舱外服务??机器人。如图１－４所示为德国宇航中心研制的ＲＯＫＶＩＳＳ双关节系统。??图Ｍ星球表面探测机器人?图１－２自由飞行空间机器人??Ｆｉｇ．?１－１?Ｐｌａｎｅｔａｒｙ?Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ?Ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｒｅｅ?Ｆｌｙｉｎｇ?Ｓｐａｃｅ?Ｒｏｂｏｔ??＿?ＩＭ??图１－３舱外服务机器人?图１－４舱内服务机器人??Ｆｉｇ．?１－３?Ｅｘｔｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ?Ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．１－４?Ｉｎｔｒａｖｅｈｉｃｕｌａｒ?Ｒｏｂｏｔ??１．２空间机器人发展概述??随着空间科学技术的发展，空间机器人的探索热度居高不下，无论是在航??天事业方面己有了一定成果的发达国家，还是我国作为航天事业发展初级阶段??的新星代表，均对未来外太空的探索寄予无限热忱，并做了大量的科学研宄。??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性关节空间机器人自适应模糊鲁棒H∞控制[J]. 张丽娇,陈力. 系统仿真学报. 2017(06)
[2]空间机器人双臂捕获卫星后闭链系统的滑模变结构控制[J]. 程靖,陈力. 载人航天. 2017(03)
[3]飘浮基柔性关节、柔性臂空间机器人的鲁棒控制仿真[J]. 于潇雁,陈力. 系统仿真学报. 2015(12)
[4]载体位置、姿态均不受控的飘浮基柔性空间机器人的Terminal滑模控制[J]. 于潇雁,陈力. 中国机械工程. 2015(07)
[5]基于模糊自抗扰控制器的永磁同步电动机伺服系统[J]. 黄庆,黄守道,伍倩倩,李孟秋,黄科元,匡江传. 电工技术学报. 2013(09)
[6]力矩受限的柔性关节空间机器人的鲁棒模糊滑模控制[J]. 谢立敏,陈力. 工程力学. 2013(08)
[7]国内外空间机器人技术发展综述[J]. 张文辉,叶晓平,季晓明,吴夏来,朱银法,王超. 飞行力学. 2013(03)
[8]我国空间站工程总体构想[J]. 周建平. 载人航天. 2013(02)
[9]机器人上演太空加油秀[J]. 陈杰,陈菲. 太空探索. 2013(03)
[10]漂浮基柔性关节空间机械臂模糊滑模控制及振动抑制[J]. 谢立敏,陈力. 力学季刊. 2012(04)
本文编号：2972266
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