隨著社會(huì)的發(fā)展對(duì)航天器的需求日益增加,在軌運(yùn)行的航天器數(shù)目越來(lái)越多,在軌服務(wù)技術(shù)將充分展現(xiàn)其戰(zhàn)略軍事價(jià)值和顯著民用經(jīng)濟(jì)效益。捕獲空間目標(biāo)是空間機(jī)械臂在執(zhí)行各種在軌服務(wù)任務(wù)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié),然而空間機(jī)械臂系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性復(fù)雜,難以建立精確的動(dòng)力學(xué)模型,導(dǎo)致控制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。目前,隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能控制算法相繼被提出,具有無(wú)需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的特點(diǎn)。因此,本文將強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法應(yīng)用在空間機(jī)械臂捕獲過(guò)程控制中,分別提出深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)捕獲控制方法和基于模型強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制方法。論文完成的主要工作及獲得的結(jié)論如下:首先,建立了空間機(jī)械臂的虛擬仿真環(huán)境。以空間機(jī)械臂捕獲漂浮目標(biāo)作為研究任務(wù),在V-rep仿真平臺(tái)中建立空間機(jī)械臂仿真環(huán)境,用于強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練以及進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析;并設(shè)計(jì)一種傳統(tǒng)捕獲控制方法,并進(jìn)行仿真分析,用于與基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)捕獲控制方法進(jìn)行比較;然后,提出深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)捕獲控制方法。采用“預(yù)訓(xùn)練”思想并基于深度確定性策略方法設(shè)計(jì)捕獲控制方法,在仿真環(huán)境中訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間目標(biāo)的捕獲任務(wù);同時(shí)與無(wú)“預(yù)訓(xùn)練”環(huán)節(jié)的捕獲控制方法比較,“預(yù)訓(xùn)練”表現(xiàn)出在訓(xùn)練階段能夠... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

加拿大機(jī)械臂

腕關(guān)節(jié) 俯仰/偏航/滾轉(zhuǎn)肘關(guān)節(jié) 俯仰肩關(guān)節(jié) 俯仰/偏航旋轉(zhuǎn)手控制器 俯仰/偏航/滾轉(zhuǎn)移動(dòng)手控制器 左/右/上/下/前/后控制 自動(dòng)控制或宇航員控制2001 年 4 月發(fā)射升空并成功安裝在國(guó)際空間站（ International Sn, ISS）上的加拿大臂-2（Canadarm2）是空間站遙操作系統(tǒng)的別稱 設(shè)計(jì)制造，是迄今為止在軌服務(wù)的最尖端的空間機(jī)器人系統(tǒng)，如圖 1。Canadarm2 是 CSA 為 ISS 設(shè)計(jì)制造的移動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)（Mobile Sem, MSS）三個(gè)組成部分中的一個(gè)，另兩個(gè)系統(tǒng)為專用靈巧機(jī)械手（Spose Dexterous Manipulator, RMS ）和移動(dòng)基座（ Mobile Base Sy）。各分系統(tǒng)的作用與功能如下：MBS 是 Canadarm2 的基座平臺(tái)，如圖 1-2 所示，安裝在能使它沿著架的軌道運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)傳送器上，當(dāng)加拿大臂 2 安裝在基座上時(shí)，它/s 的最高速度移動(dòng)至空間站衍架的任何一點(diǎn)。MBS 為宇航員進(jìn)行，提供了活動(dòng)空間以及安全保障。

圖 1-3 專用靈巧機(jī)械手SRMS 與 Canadarm 有諸多相似之處，但比后者要先進(jìn)很多，主要包點(diǎn)：(1) 承載能力大，可以移動(dòng)重達(dá) 100 噸的物體，可以實(shí)現(xiàn)大噸轉(zhuǎn)運(yùn)；(2) 位置控制精度較高，在無(wú)負(fù)載時(shí)，能自動(dòng)移動(dòng)到距目標(biāo)mm 的范圍內(nèi)，而 Canadarm 的精度是±152mm；(3) 具有力矩測(cè)量功能軌操作力矩大��；(4) 具有基本的避撞以及捕獲慢速移動(dòng)目標(biāo)的功能S 的主要特性見(jiàn)表 1-2。表 1-2 SSRMS 主要參數(shù)主要特性 參數(shù)長(zhǎng)度 17.7m自重 1800kg直徑 350mm最大負(fù)載 116,000Kg抓取的目標(biāo)特性 相對(duì)靜止或相對(duì)慢速移動(dòng)控制方式 宇航員控制、自動(dòng)控制傳感器 光電碼盤、力、力矩傳感器控制精度 ±64mm其他特征 內(nèi)置冗余、空間可修復(fù)、防撞

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多臂空間機(jī)器人的視覺(jué)伺服與協(xié)調(diào)控制[J]. 馮驍,盧山,侯月陽(yáng),王奉文,賈英宏.  宇航學(xué)報(bào). 2018(02)
[2]空間機(jī)械臂手系統(tǒng)在軌精細(xì)維修操作的標(biāo)定策略[J]. 劉冬雨,劉宏,李志奇.  宇航學(xué)報(bào). 2017(06)
[3]漂浮基空間機(jī)械臂捕獲衛(wèi)星過(guò)程的碰撞沖擊效應(yīng)評(píng)估與鎮(zhèn)定運(yùn)動(dòng)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[J]. 董楸煌,陳力.  機(jī)器人. 2013(06)
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[6]基于混合規(guī)劃策略的空間機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究[J]. 廖一寰,李道奎,唐國(guó)金.  宇航學(xué)報(bào). 2011(01)
[7]空間機(jī)器人目標(biāo)捕獲過(guò)程中碰撞運(yùn)動(dòng)分析[J]. 陳鋼,賈慶軒,孫漢旭,洪磊.  機(jī)器人. 2010(03)
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[9]漂浮基空間機(jī)械臂基于雙向映射神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制[J]. 黃登峰,陳力.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2009(02)
[10]多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)碰撞問(wèn)題研究綜述[J]. 董富祥,洪嘉振.  力學(xué)進(jìn)展. 2009(03)

博士論文
[1]空間機(jī)械臂在軌捕獲碰撞動(dòng)力學(xué)及控制研究[D]. 張龍.北京郵電大學(xué) 2017
[2]在軌服務(wù)空間機(jī)器人機(jī)械多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)高效率建模研究[D]. 田富洋.南京航空航天大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3258029