本文關(guān)鍵詞：空間機器人雙臂捕獲衛(wèi)星力學分析及鎮(zhèn)定控制

  更多相關(guān)文章： 雙臂空間機器人 捕獲過程 動力學演化 閉鏈系統(tǒng) 鎮(zhèn)定運動控制

【摘要】：隨著航天技術(shù)的發(fā)展,空間機器人要求具有對非合作衛(wèi)星的在軌捕獲能力.雙臂空間機器人與單臂空間機器人相比在這方面顯然更具有優(yōu)勢.然而由于太空環(huán)境的復雜性,使得空間機器人雙臂捕獲非合作衛(wèi)星操作過程的動力學與控制問題表現(xiàn)出下述特點:非完整動力學約束,動量、動量矩與能量傳遞變化,捕獲前后結(jié)構(gòu)開、閉環(huán)變拓撲,與閉環(huán)接觸幾何、運動學約束多者共存.因此空間機器人雙臂捕獲衛(wèi)星技術(shù)相關(guān)動力學與控制問題變得極其復雜.為此,討論了雙臂空間機器人捕獲自旋衛(wèi)星過程的動力學演化模擬,以及捕獲操作后其不穩(wěn)定閉鏈混合體系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制問題.首先,利用拉格朗日第二類方程建立了捕獲操作前雙臂空間機器人的開環(huán)系統(tǒng)動力學模型,利用牛頓-歐拉法建立了目標衛(wèi)星的系統(tǒng)動力學模型;在此基礎(chǔ)上基于動量守恒定律、力的傳遞規(guī)律,經(jīng)過積分與簡化處理分析、求解了雙臂空間機器人捕獲目標衛(wèi)星后受到的碰撞沖擊效應(yīng),給出了合適的捕獲操作策略.根據(jù)閉鏈系統(tǒng)的閉環(huán)約束幾何及運動學關(guān)系獲得了閉合鏈約束方程,推導了捕獲操作后閉鏈混合體系統(tǒng)的動力學方程.最后基于該動力學方程針對捕獲操作結(jié)束后失穩(wěn)的閉鏈混合體系統(tǒng),設(shè)計了鎮(zhèn)定運動模糊H∞控制方案.提出的方案利用模糊邏輯環(huán)節(jié)克服參數(shù)不確定影響,由H∞魯棒控制項消除逼近誤差來保證系統(tǒng)控制精度;通過最小權(quán)值范數(shù)法分配各臂關(guān)節(jié)力矩,以保證兩臂協(xié)同操作.李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性.最后通過數(shù)值仿真實驗?zāi)M、分析了碰撞沖擊響應(yīng),并驗證了上述鎮(zhèn)定運動控制方案的有效性.
【作者單位】： 福州大學機械工程及自動化學院福建省高端裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心;
【關(guān)鍵詞】： 雙臂空間機器人 捕獲過程 動力學演化 閉鏈系統(tǒng) 鎮(zhèn)定運動控制
【基金】：國家自然科學基金(11372073,1107206) 福建省工業(yè)機器人基礎(chǔ)部件技術(shù)重大研發(fā)平臺(2014H2101001)資助項目
【分類號】：TP242
【正文快照】：

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本文編號：975770