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柔性空间机器人预定义时间自适应滑模控制
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作者 刘宜成 杨迦凌 +1 位作者 唐瑞 程靖 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期351-361,共11页
针对具有典型非线性特性的多段线驱动柔性空间机器人的轨迹跟踪控制问题,提出基于预定义时间的自适应滑模控制方法.基于常曲率方法和拉格朗日法,建立多段线驱动柔性空间机器人的动力学模型.设计基于预定义时间理论的滑模控制器,利用径... 针对具有典型非线性特性的多段线驱动柔性空间机器人的轨迹跟踪控制问题,提出基于预定义时间的自适应滑模控制方法.基于常曲率方法和拉格朗日法,建立多段线驱动柔性空间机器人的动力学模型.设计基于预定义时间理论的滑模控制器,利用径向基函数(RBF)神经网络补偿多段线驱动柔性空间机器人系统的建模误差和外界干扰.利用Lyapunov理论,证明轨迹跟踪误差可以在预定义时间内收敛.通过数值仿真验证了模型和控制器的有效性,与固定时间控制器和无补偿的控制器相比,所提出的控制器使系统轨迹误差具有更快的收敛速度. 展开更多
关键词 柔性空间机器人 预定义时间稳定性 径向基函数神经网络 轨迹跟踪 滑模控制
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柔性关节-柔性臂空间机器人的神经网络自适应反演控制及双重柔性振动抑制 被引量:6
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作者 梁捷 陈力 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期459-466,共8页
空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节。由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够。为此探讨了参数未知柔性关节-柔性臂空间机器人系统的动力学模拟... 空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节。由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够。为此探讨了参数未知柔性关节-柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、轨迹跟踪控制算法设计和关节、臂杆双重柔性振动的主动抑制问题。首先,采用多体动力学建模方法并结合漂浮基空间机器人固有的线动量和角动量守恒动力学特性,推导了系统的动力学方程。以此为基础,考虑到空间机器人实际应用中各关节铰具有较强柔性的情况,引入一种关节柔性补偿控制器解决了传统奇异摄动法应用受关节柔性限制问题,导出了适用于控制系统算法设计的数学模型。然后,利用该模型,基于反演思想在慢时标子系统中设计神经网络自适应控制算法来补偿系统参数未知和柔性关节引起的转动误差,实现系统运动轨迹跟踪性能;针对快时标子系统,设计了鲁棒最优控制算法抑制因柔性关节及柔性臂引起的系统双重弹性振动,保证系统的稳定性。最后,通过仿真对比实验验证了所设计控制算法的有效性。 展开更多
关键词 柔性关节柔性臂空间机器人 动力学模拟 高斯径向基函数神经网络 反演控制算法 关节柔性补偿控制器
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基于低通滤波器的柔性关节空间机器人时延估计跟踪控制
3
作者 徐河振 于潇雁 +1 位作者 张宇涵 陈力 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期142-149,共8页
为解决位姿不受控情况下柔性关节空间机器人系统预抓取阶段的关节跟踪控制和振动问题,采用拉格朗日方程并结合动量守恒原理进而建立漂浮基三杆柔性关节空间机器人系统动力学方程。为提高柔性关节的等效刚度,引入关节柔性补偿的方法;即... 为解决位姿不受控情况下柔性关节空间机器人系统预抓取阶段的关节跟踪控制和振动问题,采用拉格朗日方程并结合动量守恒原理进而建立漂浮基三杆柔性关节空间机器人系统动力学方程。为提高柔性关节的等效刚度,引入关节柔性补偿的方法;即根据奇异摄动理论,将柔性关节空间机器人系统分解为慢变系统和快变系统。在此基础上,针对慢变系统设计以时延估计为主框架的滑模控制方法,同时与低通滤波器相结合消除滑模控制带来的系统抖振问题;针对快变系统设计线性速度差值反馈控制系统,抑制柔性关节给系统带来的柔性振动问题。通过仿真验证空间机械臂能够在有限时间内快速、稳定地跟踪上期望轨迹,证实该控制方案具有较好的鲁棒性和可靠性。 展开更多
关键词 柔性关节空间机器人 关节柔性补偿 时延估计 滑模变结构控制 低通滤波器
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柔性关节空间双臂机器人奇异摄动增广鲁棒自适应PD复合控制 被引量:9
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作者 陈志勇 陈力 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第16期79-84,共6页
为解决载体位姿无控柔性关节空间双臂机器人系统在外部干扰、未知载荷参数影响下关节运动控制问题,提出奇异摄动增广鲁棒自适应PD复合控制方法。以柔性关节空间双臂欠驱动式机器人及关节电机动力学子方程为设计基础,借助柔性补偿奇异摄... 为解决载体位姿无控柔性关节空间双臂机器人系统在外部干扰、未知载荷参数影响下关节运动控制问题,提出奇异摄动增广鲁棒自适应PD复合控制方法。以柔性关节空间双臂欠驱动式机器人及关节电机动力学子方程为设计基础,借助柔性补偿奇异摄动技术建立系统奇异摄动修正模型;针对系统外部干扰确界未知、载荷参数未知工况,为柔性关节空间双臂机器人设计由快变状态反馈控制、增广鲁棒自适应PD慢变控制组合而成的复合控制规律。仿真结果证实,所提奇异摄动增广鲁棒自适应PD复合控制方法可有效消除系统关节柔性、未知外部干扰及载荷参数影响,确保空间双臂机器人能精确执行预期关节运动任务。 展开更多
关键词 柔性关节 空间机器人 增广鲁棒自适应PD控制 奇异摄动 外部干扰
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柔性关节空间机械臂传感容错无模型自适应控制 被引量:4
5
作者 浦玉学 陈演 李孝宝 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期133-141,共9页
针对传感信号畸变、丢失等故障状态严重影响空间机械臂控制系统性能的问题,提出基于空间机械臂运动传感器故障观测的无模型自适应容错控制方法。采用动态线性化和递推参数估计思想设计传感故障监测器,实现对传感畸变及数据丢失等故障的... 针对传感信号畸变、丢失等故障状态严重影响空间机械臂控制系统性能的问题,提出基于空间机械臂运动传感器故障观测的无模型自适应容错控制方法。采用动态线性化和递推参数估计思想设计传感故障监测器,实现对传感畸变及数据丢失等故障的判定,并进行运动状态预测估计;建立包含跟踪误差变化率项的无模型自适应控制准则函数,有效惩罚由传感故障引起的参数估计突变问题;设计面向柔性关节空间机械臂的新型传感容错无模型自适应控制(SFT-MFAC)算法。仿真结果表明,在不同传感故障情况下,所提控制策略均能快速准确识别传感故障信息,避免系统瞬时发散,有效延长系统响应时间,增加控制系统的鲁棒性。 展开更多
关键词 柔性关节 空间机械 传感故障 无模型自适应控制 容错控制
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柔性空间机器人基于关节柔性补偿控制器与虚拟力概念的模糊全局滑模控制及振动主动抑制 被引量:17
6
作者 梁捷 陈力 梁频 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第18期62-70,共9页
空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节;由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够;为此讨论了参数不确定情况下柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动... 空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节;由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够;为此讨论了参数不确定情况下柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、运动控制方案设计和以及臂、关节双重柔性振动的分阶主动抑制问题。依据线动量、角动量守恒关系并基于拉格朗日方程、线性扭转弹簧及假设模态法推导了系统动力学模型;以此为基础;针对空间机器人实际应用中各关节铰具有较强柔性的情况,引入了关节柔性补偿控制器并结合奇异摄动技术将整个系统分解成独立时间尺度的电机力矩动力子系统和柔性臂子系统;针对电机力矩动力子系统,设计了力矩微分反馈控制器来抑制关节柔性引起的系统弹性振动;针对柔性臂子系统,提出了一种基于虚拟力概念的自适应模糊全局滑模控制方案,由于运用了虚拟力的概念,从而通过仅设计一个控制输入就可达到既跟踪期望轨迹又抑制柔性臂柔性振动的控制目标。计算机数值仿真对比实验证实了该方法的可靠性和有效性。 展开更多
关键词 柔性关节柔性臂空间机器人 关节柔性补偿控制器 虚拟控制力 全局滑模控制 柔性振动分阶主动抑制
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基于有限差分法的双臂关节柔性空间机器人智能递阶控制策略 被引量:3
7
作者 梁捷 秦开宇 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1125-1134,共10页
谐波减速器和力矩传感器等柔性元件广泛应用于空间机器人关节系统,以获取高减速比.这些柔性元件为空间机器人系统引入关节柔性,使得对其的稳定控制变得更为复杂.本文讨论研究了参数不确定双臂关节柔性空间机器人基于有限差分法的智能递... 谐波减速器和力矩传感器等柔性元件广泛应用于空间机器人关节系统,以获取高减速比.这些柔性元件为空间机器人系统引入关节柔性,使得对其的稳定控制变得更为复杂.本文讨论研究了参数不确定双臂关节柔性空间机器人基于有限差分法的智能递阶控制及弹性振动抑制.运用递阶系统理论、动量守恒原理及第二类拉格朗日方法推导出系统递阶动力学模型.利用该模型,设计了基于模糊回归神经网络的非奇异Terminal滑模控制算法和基于有限差分法的滑模控制算法.采用模糊回归神经网络(Recurrent Fuzzy Neural Network,RFNN)逼近系统的不确定部分.为避免复杂的求导计算及角加速度可测要求,利用基于有限差分法的滑模控制来抑制柔性关节振动.由于设计控制器过程中未涉及惯常的奇异摄动双时标分解操作,该控制算法理论上具有适合任意大小关节柔性刚度的优点.系统对比仿真试验证明了智能递阶控制算法优于传统基于奇异摄动法的控制方案. 展开更多
关键词 关节柔性空间机器人 递阶动力学模型 模糊回归神经网络 有限差分法 智能递阶控制器 振动抑制
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空间机器人柔性关节轨迹控制研究 被引量:18
8
作者 张晓东 贾庆轩 +1 位作者 孙汉旭 褚明 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1865-1870,共6页
针对由谐波减速器驱动的空间机器人柔性关节的精确轨迹跟踪问题,提出了一种由自适应模糊系统和逐步逆向设计相结合的递阶控制方法,不仅有效地消除了模型不确定性的影响,而且避免了复杂的求导运算和角加速度可测的要求;推导了自适应模糊... 针对由谐波减速器驱动的空间机器人柔性关节的精确轨迹跟踪问题,提出了一种由自适应模糊系统和逐步逆向设计相结合的递阶控制方法,不仅有效地消除了模型不确定性的影响,而且避免了复杂的求导运算和角加速度可测的要求;推导了自适应模糊系统模糊规则参数调整的自适应律,证明了闭环系统的稳定性和跟踪误差的渐进收敛;在柔性关节测试平台上进行了轨迹跟踪实验,试验结果表明该方法具有较高的轨迹控制精度和鲁棒性。 展开更多
关键词 空间机器人 柔性关节 轨迹跟踪 自适应模糊控制
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关节柔性的漂浮基空间机器人基于奇异摄动法的轨迹跟踪非奇异模糊Terminal滑模控制及柔性振动抑制 被引量:11
9
作者 梁捷 陈力 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第23期6-12,共7页
如果在漂浮基空间机器人系统动力学建模和控制方法设计过程中忽略关节柔性的存在,其控制系统的精度和稳定性将受到极大影响。以考虑关节柔性、系统参数不确定的漂浮基空间机器人系统为研究对象,讨论了其动力学建模过程、运动轨迹跟踪控... 如果在漂浮基空间机器人系统动力学建模和控制方法设计过程中忽略关节柔性的存在,其控制系统的精度和稳定性将受到极大影响。以考虑关节柔性、系统参数不确定的漂浮基空间机器人系统为研究对象,讨论了其动力学建模过程、运动轨迹跟踪控制方案设计及柔性振动振动抑制。结合拉格朗日第二类方法并结合系统动量、动量矩守恒关系,分析、建立了系统动力学方程。以此为基础,为了同时实现空间机器人运动轨迹的渐近跟踪和抑制由关节柔性引起的系统弹性振动,采用奇异摄动理论的双时间刻度分解,将系统分解为表示系统刚性运动部分的慢时标子系统和表示系统柔性运动部分的快时标子系统。针对慢时标子系统设计了非奇异模糊Terminal滑模控制方案。该控制方案采用非奇异Terminal滑模面,并基于模糊逻辑系统自适应调整控制律的切换项,不但克服了在设计中需要知道系统不确定性的上界的限制,又消除了滑模变结构控制器抖振的缺点。针对快时标子系统,采用速度差值反馈控制律来抑制关节柔性引起的系统弹性振动,保证系统的稳定性。仿真时以平面两刚性臂、两柔性关节的漂浮基空间机器人系统为例证明了所提出方法的有效性。 展开更多
关键词 漂浮基空间机器人 关节柔性 模糊逻辑 参数不确定 柔性振动控制
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带有柔性补偿的柔性关节空间机器人的增广自适应控制及关节振动抑制 被引量:12
10
作者 陈志勇 陈力 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1599-1604,共6页
研究漂浮基柔性关节空间机器人操作未知载荷的关节运动控制及柔性振动抑制问题。结合系统线动量守恒关系及拉格朗日方法,建立空间机器人欠驱动形式的系统动力学模型。为便于其控制系统的设计,运用关节柔性补偿技术及奇异摄动理论对系统... 研究漂浮基柔性关节空间机器人操作未知载荷的关节运动控制及柔性振动抑制问题。结合系统线动量守恒关系及拉格朗日方法,建立空间机器人欠驱动形式的系统动力学模型。为便于其控制系统的设计,运用关节柔性补偿技术及奇异摄动理论对系统进行快、慢变子系统分解。针对快变子系统,提出力矩微分反馈控制器来抑制机械臂各关节的柔性振动;针对慢变子系统,设计基于增广法的自适应控制策略以实现系统在载荷参数未知情况下的关节运动轨迹渐近追踪。提出的控制方法由于引入柔性补偿技术,等效提高了关节刚度,可适用于具有较小关节刚度的空间机器人系统的控制;利用自适应控制器来实时补偿未知载荷参数的影响,使系统能够精确地执行所指定的关节运动任务。仿真结果校验了方法的有效性。 展开更多
关键词 柔性关节空间机器人 柔性补偿 奇异摄动 增广法 自适应控制
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一种柔性空间双臂机器人的协同控制和避障方法 被引量:11
11
作者 冯钧 孔建寿 王刚 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2020年第5期10-17,共8页
针对柔性空间机械臂在轨服务应用需求,提出一种基于刚体运动与柔性振动相耦合的空间双臂机器人协同控制方法.首先引入空间位姿变量的概念,构造出面向协同控制目标的Jacobian矩阵,建立柔性空间机器人系统的刚柔耦合动力学模型,基于指定... 针对柔性空间机械臂在轨服务应用需求,提出一种基于刚体运动与柔性振动相耦合的空间双臂机器人协同控制方法.首先引入空间位姿变量的概念,构造出面向协同控制目标的Jacobian矩阵,建立柔性空间机器人系统的刚柔耦合动力学模型,基于指定的最小距离得到其运动学逆解,并根据系统动量矩守恒关系及系统的Jacobian矩阵,并根据机械臂末端的运动速度,然后采用阻尼最小二乘法得出关节角度,使柔性空间机器人能够有效完成协同控制和空间避障任务,并基于RecurDyn V7R5软件环境验证算法的正确性.最后,基于SolidWorks和ADAMS虚拟样机建立柔性空间机器人系统的立体CAD模型,并结合空间在轨搬运任务进行模拟仿真,柔性空间机器人关节操作和运动轨迹的仿真结果图验证了本文算法的有效性. 展开更多
关键词 柔性空间机器人 协同控制 ADAMS虚拟样机 避障
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空间机器人柔性臂动力学模糊控制的研究 被引量:3
12
作者 丁希仑 陈伟海 张启先 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期104-107,共4页
重点研究了空间机器人柔性臂的动力学非线性控制问题.由于柔性臂动力学系统的强非线性和耦合性,使得柔性臂控制系统复杂,控制的实时性和稳定性差,本文针对以往柔性臂控制所存在的问题,综合考虑系统的动态和静态特性,提出了一种带... 重点研究了空间机器人柔性臂的动力学非线性控制问题.由于柔性臂动力学系统的强非线性和耦合性,使得柔性臂控制系统复杂,控制的实时性和稳定性差,本文针对以往柔性臂控制所存在的问题,综合考虑系统的动态和静态特性,提出了一种带有非线性补偿器及PID控制器的新的柔性臂模糊复合控制方案.然后,根据所推导的一两连杆的空间机器人柔性臂的动力学非线性模型,进行了系统控制的仿真研究.实例仿真的结果表明,该控制方案能有效地抑制柔性臂的弹性振动,具有良好的控制效果. 展开更多
关键词 动力学 非线性 模糊控制 柔性 空间机器人
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考虑臂杆柔性的空间机器人逆动力学仿真研究 被引量:2
13
作者 王树国 丁希仑 蔡鹤皋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期43-47,共5页
本文在考虑臂杆柔性的情况下,利用拉格朗日公式推导出空间机器人操作臂的动力学方程。基于所得到的非线性模型,在最优控制理论的基础上,用Treanor法结合打靶法研究了其动力学逆问题的解法及振动的有效控制问题,并以平面二臂... 本文在考虑臂杆柔性的情况下,利用拉格朗日公式推导出空间机器人操作臂的动力学方程。基于所得到的非线性模型,在最优控制理论的基础上,用Treanor法结合打靶法研究了其动力学逆问题的解法及振动的有效控制问题,并以平面二臂杆空间机器人操作臂为例进行了逆动力学仿真的研究,仿真结果很好。 展开更多
关键词 逆动力学 柔性 仿真 空间机器人 机器人
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柔性臂消化内镜手术机器人在食管内镜黏膜下剥离术中的应用效果
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作者 李清敏 张瑞昕 +1 位作者 李茂生 季锐 《中国内镜杂志》 2024年第6期17-22,共6页
目的比较柔性臂消化内镜手术机器人(FASTER)辅助食管内镜黏膜下剥离术(ESD)和传统食管ESD的临床效果,以探索更安全、高效的ESD手术方法。方法分别采用FASTER辅助ESD和传统ESD方法在离体猪食管模型中进行手术操作。对比分析两组手术总时... 目的比较柔性臂消化内镜手术机器人(FASTER)辅助食管内镜黏膜下剥离术(ESD)和传统食管ESD的临床效果,以探索更安全、高效的ESD手术方法。方法分别采用FASTER辅助ESD和传统ESD方法在离体猪食管模型中进行手术操作。对比分析两组手术总时间、ESD时间、直视剥离率、整体切除率和并发症发生率的差异。结果FASTER辅助ESD组的手术总时间[(19.2±2.9)和(28.9±8.2)min]和ESD时间[(13.0±2.9)和(21.6±8.3)min]明显短于传统ESD组,差异均有统计学意义(P<0.01);直视剥离率明显高于传统ESD组(96.2%和65.4%),差异有统计学意义(P=0.014);肌层损伤率明显低于传统ESD组(19.2%和69.2%),差异有统计学意义(P<0.01)。两组完整切除率和穿孔率比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。这些优势在食管非重力位病变中更加明显。结论FASTER辅助下的食管ESD较传统ESD更加安全和高效。 展开更多
关键词 柔性消化内镜手术机器人(FASTER) 传统手术 内镜黏膜下剥离术(ESD) 食管
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基于虚拟力概念的柔性臂空间机器人模糊退步自适应控制算法设计 被引量:4
15
作者 梁捷 陈力 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期467-473,共7页
讨论了漂浮基柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、运动轨迹跟踪控制算法设计及柔性振动主动抑制。采用多体动力学建模方法并结合假设模态法,建立了漂浮基柔性臂空间机器人的系统动力学模型。基于该模型,针对系统惯性参数未知情况,提出... 讨论了漂浮基柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、运动轨迹跟踪控制算法设计及柔性振动主动抑制。采用多体动力学建模方法并结合假设模态法,建立了漂浮基柔性臂空间机器人的系统动力学模型。基于该模型,针对系统惯性参数未知情况,提出了刚性运动基于模糊基函数网络自适应调节的退步控制算法,以完成柔性臂空间机器人载体姿态及机械臂各关节铰的协调运动。然后,为了主动抑制系统柔性振动,运用虚拟力的概念,构造了同时反映柔性模态和刚性运动轨迹的混合期望轨迹,通过改造原有的控制算法,提出了基于虚拟力概念的模糊退步自适应控制算法;这样不但保证了之前刚性运动控制方案对模型不确定的鲁棒性,而且能主动抑制柔性振动,从而提高了轨迹跟踪性能。理论分析及数值仿真算例均表明了控制方法的可行性。 展开更多
关键词 漂浮基柔性空间机器人 虚拟控制力 模糊基函数网络 退步控制算法 柔性振动抑制 泰勒级数展开
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漂浮基柔性关节空间机器人自适应滑模运动控制及振动主动抑制 被引量:3
16
作者 谢立敏 陈力 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期647-652,共6页
讨论了关节柔性且系统参数不确定的漂浮基空间机器人系统的动力学建模过程、运动轨迹跟踪控制算法设计及系统柔性振动的主动抑制问题。利用系统动量、动量矩守恒关系和拉格朗日法对系统动力学进行分析,并建立系统动力学方程。基于奇异... 讨论了关节柔性且系统参数不确定的漂浮基空间机器人系统的动力学建模过程、运动轨迹跟踪控制算法设计及系统柔性振动的主动抑制问题。利用系统动量、动量矩守恒关系和拉格朗日法对系统动力学进行分析,并建立系统动力学方程。基于奇异摄动法将系统分解为表示系统刚性运动部分的慢变子系统和表示系统柔性运动部分的快变子系统。针对慢变子系统提出了一种自适应滑模控制算法。该控制算法是由基于滑模面的等效控制项、自适应控制项和PID反馈控制项组成。因此,它集合了滑模控制、自适应算法和PID技术的优点,且弥补了三种算法各自的缺点。该控制算法能够有效地补偿系统的转动误差和不确定参数,提高控制系统的精度。针对快变子系统,提出基于速度差值的反馈控制算法来抑制柔性关节引起的系统柔性振动,保证系统的稳定性。最后,通过仿真实验证明了提出的混合控制算法的有效性。 展开更多
关键词 漂浮基空间机器人 柔性关节 奇异摄动 参数不确定 自适应 滑模
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柔性关节空间机器人基于柔性补偿的模糊鲁棒滑模控制及柔性振动主动抑制 被引量:2
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作者 谢立敏 陈力 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期683-689,共7页
针对参数不确定的漂浮基柔性关节空间机器人系统,研究了其动力学建模过程、运动控制律设计及柔性振动的主动抑制.利用系统动量、动量矩守恒关系和拉格朗日方程建立了系统的动力学方程.为克服传统奇异摄动法仅适用于关节弱柔性系统这一... 针对参数不确定的漂浮基柔性关节空间机器人系统,研究了其动力学建模过程、运动控制律设计及柔性振动的主动抑制.利用系统动量、动量矩守恒关系和拉格朗日方程建立了系统的动力学方程.为克服传统奇异摄动法仅适用于关节弱柔性系统这一局限性,设计了柔性补偿项来等效提高空间机器人系统中柔性关节的刚度.在此基础上,利用奇异摄动法将系统分解为相互独立的慢变子系统和快变子系统,并分别进行控制律设计.所设计的慢变子系统模糊鲁棒滑模控制律可补偿系统中的不确定参数,减小柔性关节引起的转角传动误差,实现系统期望运动轨迹的渐近跟踪;快变子系统控制律可主动抑制柔性关节引起的系统柔性振动.仿真实验结果证明了该混合控制律的有效性. 展开更多
关键词 空间机器人 柔性关节 奇异摄动 柔性补偿 模糊 鲁棒 滑模
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柔性臂空间机器人的一类运动学方程及轨迹规划 被引量:1
18
作者 夏长俊 顾文锦 杨秀霞 《海军航空工程学院学报》 2012年第4期371-376,共6页
用柔性机械臂连杆末端的弹性变形以及变形角度来表示空间机器人柔性臂的弹性运动变量,克服了用无穷维振动模态变量来表示弹性变形给系统运动学建模带来的困难;基于广义雅可比矩阵的思想,建立了柔性臂空间机器人"双广义雅可比矩阵"形... 用柔性机械臂连杆末端的弹性变形以及变形角度来表示空间机器人柔性臂的弹性运动变量,克服了用无穷维振动模态变量来表示弹性变形给系统运动学建模带来的困难;基于广义雅可比矩阵的思想,建立了柔性臂空间机器人"双广义雅可比矩阵"形式的运动学模型,该运动学模型描述了柔性臂弹性变形对空间机器人的运动影响;以运动学方程为基础,设计了柔性臂空间机器人的惯性空间内连续轨迹规划算法。仿真表明,规划的机械臂关节运动规律可以补偿柔性连杆振动给机械臂末端位置带来的影响,使机械臂末端位置准确沿着期望的轨迹运动。 展开更多
关键词 柔性 空间机器人 广义雅可比矩阵 运动学 轨迹规划
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漂浮基柔性臂空间机器人输出力矩受限的自适应PID输出反馈 被引量:1
19
作者 张丽娇 陈力 《载人航天》 CSCD 2015年第6期568-574,共7页
针对输出力矩受限的漂浮基柔性臂空间机器人的控制问题,结合系统动量守恒关系和拉格朗日方法建立了系统动力学模型;利用奇异摄动法,慢变子系统设计了输出力矩受限情况下仅有位置传感、建模不确定性及干扰的空间机械臂系统协调运动的自适... 针对输出力矩受限的漂浮基柔性臂空间机器人的控制问题,结合系统动量守恒关系和拉格朗日方法建立了系统动力学模型;利用奇异摄动法,慢变子系统设计了输出力矩受限情况下仅有位置传感、建模不确定性及干扰的空间机械臂系统协调运动的自适应PID输出反馈控制算法,快变子系统设计了线性二次最优控制方法主动抑制。该算法采用高精度滤波器估计机器人关节速度,使得整个系统的闭环控制仅需位置输出反馈;在控制率中引入饱和函数,保证输出力矩在给定限制范围内,同时采用自适应PID控制器补偿建模不确定性和干扰。基于Lyapunov稳定性理论证明了该算法可确保控制系统是渐近稳定的,针对平面两关节漂浮基柔性臂空间机器人的仿真结果表明了所提出的控制方案良好的跟踪性和快速收敛性。 展开更多
关键词 柔性空间机器人 奇异摄动 自适应PID控制 输出力矩受限
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基于SCARA的柔性葡萄采摘机械臂设计与试验 被引量:1
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作者 杨语录 李长勇 《农机化研究》 北大核心 2025年第1期72-78,86,共8页
针对现今葡萄种植环境狭小且复杂、常见关节型机械臂空间运动灵活度较小和避障能力较弱等问题,为了适应葡萄植株下层枝叶较少、障碍物较少,上层枝叶较多、障碍物较多的特点,设计并开发一款基于SCARA的柔性葡萄采摘机械臂,其底部为SCARA... 针对现今葡萄种植环境狭小且复杂、常见关节型机械臂空间运动灵活度较小和避障能力较弱等问题,为了适应葡萄植株下层枝叶较少、障碍物较少,上层枝叶较多、障碍物较多的特点,设计并开发一款基于SCARA的柔性葡萄采摘机械臂,其底部为SCARA机械臂,上部为柔性机械臂部分;同时,设计了SCARA与柔性机械臂的协调运动控制系统。通过分析机械臂的机械结构和工作原理确定机械臂的末端空间位置和机械臂的运动学关系,利用MatLab绘制其工作空间,并绘制柔性机械臂在随机两个空间点运动的轨迹、速度、加速度图,从而实现SCARA机械臂与柔性机械臂的运动控制。 展开更多
关键词 采摘 柔性机械 运动空间 运动学求解 SCARA机械 葡萄
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