多传感器融合下空间柔性机械臂末端定位控制研究

1

作者 荆忠亮 赵丽 王超 《传感技术学报》 北大核心 2025年第5期871-876,共6页

对机械臂末端定位展开精准控制能够提高机械臂的工作效率,扩大机械臂的应用领域,为此提出了多传感器融合下空间柔性机械臂末端定位控制方法。建立空间柔性机械臂的动力学方程,利用无迹卡尔曼滤波器将动力学方程与传感器数据进行融合,通... 对机械臂末端定位展开精准控制能够提高机械臂的工作效率,扩大机械臂的应用领域,为此提出了多传感器融合下空间柔性机械臂末端定位控制方法。建立空间柔性机械臂的动力学方程,利用无迹卡尔曼滤波器将动力学方程与传感器数据进行融合,通过神经网络控制器划分为全局和局部系统来控制机械臂的转角,结合多传感器融合结果和控制参数,实现对机械臂末端的精确定位控制。仿真结果表明,在50 s的运行时间内,所提方法控制下机械臂的关节角、末端位姿与期望值基本一致,控制力矩维持在35 N·m左右,末端柔性振动幅度在0.01 m以内,具有较好的控制能力。 展开更多

关键词 空间柔性机械臂 末端定位控制 多传感器融合 无迹卡尔曼滤波 神经网络控制器

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空间柔性机械臂建模、控制以及轨迹规划研究综述 被引量：9

2

作者 孙巍伟 代锟 马飞 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第1期34-60,共27页

经过几十年的不懈努力,中国航空航天技术日益突进,逐渐走向世界前列。但由于空间环境情况的复杂多变以及柔性臂本身固有的物理属性,常会导致末端执行器发生振动或未按规定路径运动等一系列问题。在简述国内外空间柔性机械臂发展现状的... 经过几十年的不懈努力,中国航空航天技术日益突进,逐渐走向世界前列。但由于空间环境情况的复杂多变以及柔性臂本身固有的物理属性,常会导致末端执行器发生振动或未按规定路径运动等一系列问题。在简述国内外空间柔性机械臂发展现状的基础上,分析了空间柔性机械臂建模、控制方法以及轨迹规划3个方面的研究现状,并详细调研了相关内容在不同工况下适用的设计方法及其优缺点,以及部分专家学者对该方法的具体应用情况。最后结合上述分析内容,提出了柔性空间机械臂的发展趋势与展望。 展开更多

关键词 空间柔性机械臂 建模 控制方法 轨迹规划

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采用模糊补偿滑模控制器的空间柔性机械臂振动抑制方法 被引量：6

3

作者 尚东阳 李小彭 +2 位作者 尹猛 李凡杰 周赛男 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期175-185,204,共12页

空间柔性机械臂可以安装于空间站协助宇航员开展在轨维修、航天器交会对接和太空垃圾捕获等任务。空间柔性机械臂因其细长的结构在运动过程中会出现振动现象,进而影响操作精度和飞行安全。为了减弱空间柔性机械臂的振动,采用模糊补偿滑... 空间柔性机械臂可以安装于空间站协助宇航员开展在轨维修、航天器交会对接和太空垃圾捕获等任务。空间柔性机械臂因其细长的结构在运动过程中会出现振动现象,进而影响操作精度和飞行安全。为了减弱空间柔性机械臂的振动,采用模糊补偿滑模控制策略对空间柔性机械臂的旋转运动进行控制。通过提高空间柔性机械臂的转动控制精度间接地减弱振动。首先根据假设模态法描述空间柔性机械臂的变形,使用拉格朗日原理建立了考虑了二维变形的模态和转角耦合的动力学方程。然后,利用模糊规则的万能逼近特性辨识、补偿包括柔性非线性项和外界干扰的动力学模型的不确定成分。接下来,根据李雅普诺夫函数设计模糊补偿滑模控制策略的控制律和自适应律以保证空间柔性机械臂的闭环稳定性。最后,开展了空间柔性机械臂的仿真和物理样机控制试验。试验结果表明,模糊补偿滑模控制策略可以有效地提高空间柔性机械臂的转动控制精度,间接地减弱振动幅值。与传统的滑模控制策略相比,提出的控制策略可以使转角跟踪误差绝对值的平均值下降17.86%,使横向加速度的标准差下降31.91%。 展开更多

关键词 空间柔性机械臂 滑模控制 模糊补偿 振动抑制

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漂浮基空间柔性机械臂在轨捕获碰撞分析 被引量：2

4

作者 贾庆轩 洪训超 +1 位作者 陈钢 张龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期187-195,共9页

针对漂浮基空间柔性机械臂执行抓捕任务过程中的碰撞问题,提出了一种当机械臂末端与目标物发生碰撞时分析系统响应的方法。首先,运用悬臂梁模型和假设模态法建立了考虑臂杆空间柔性变形时空间柔性机械臂的运动学模型;然后,以赫兹阻尼模... 针对漂浮基空间柔性机械臂执行抓捕任务过程中的碰撞问题,提出了一种当机械臂末端与目标物发生碰撞时分析系统响应的方法。首先,运用悬臂梁模型和假设模态法建立了考虑臂杆空间柔性变形时空间柔性机械臂的运动学模型;然后,以赫兹阻尼模型模拟软接触碰撞过程,结合拉格朗日方程建立了系统碰撞动力学方程,并推导了关节处于自由和完全受控两种状态时在末端激励下系统的响应方程;最后,通过数值仿真实验分析了机械臂关节处于特定状态下,在末端与目标物产生碰撞接触时漂浮基空间柔性机械臂的响应。数值仿真结果表明空间柔性机械臂在执行在轨捕获任务时,由于接触碰撞产生的碰撞力可能会很大,关节承受力矩甚至可能超过其物理承受极限,同时由于碰撞冲击产生的臂杆位于运动平面内和垂直于运动平面的柔性变形大小相当,在研究柔性机械臂的碰撞响应时应当同时考虑。 展开更多

关键词 空间柔性机械臂 悬臂梁 假设模态法 连续碰撞力模型 振动分析

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自由浮动空间柔性机械臂在轨操作刚性载荷的组合控制 被引量：1

5

作者 王从庆 裴希伍 吴鹏飞 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期452-457,共6页

针对自由浮动空间柔性机械臂,讨论了在笛卡尔坐标系中机械臂对刚性载荷的轨迹跟踪控制和连杆柔性振动主动控制问题。基于拉格朗日法、假设模态法和系统动量守恒定律,推导了一种自由浮动空间柔性机械臂在轨操作刚性载荷的动力学方程。在... 针对自由浮动空间柔性机械臂,讨论了在笛卡尔坐标系中机械臂对刚性载荷的轨迹跟踪控制和连杆柔性振动主动控制问题。基于拉格朗日法、假设模态法和系统动量守恒定律,推导了一种自由浮动空间柔性机械臂在轨操作刚性载荷的动力学方程。在此基础上,采用奇异摄动法将系统分解为慢变和快变两种尺度时标的子系统,设计模糊终端滑模控制器和Backstepping控制器分别对两个子系统进行控制,由此得到的组合控制使得机械臂按期望轨迹对刚性载荷进行精确在轨操作,同时抑制了柔性连杆的弹性振动。通过数字仿真验证了上述方法的有效性。 展开更多

关键词 空间柔性机械臂 动力学建模 奇异摄动 模糊终端滑模控制 振动抑制

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空间柔性机械臂弯扭耦合振动的主动控制研究 被引量：18

6

作者 娄军强 魏燕定 +1 位作者 杨依领 谢锋然 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期400-407,共8页

由于太空机械臂的结构形式和末端操作对象的影响,空间多连杆机械臂系统存在着强烈的刚柔耦合的非线性特性。针对伺服驱动的空间柔性机械臂系统,基于经典振动理论,提出柔性臂弹性弯曲、扭转的变形假设,然后采用假设模态法和Lagrange方程... 由于太空机械臂的结构形式和末端操作对象的影响,空间多连杆机械臂系统存在着强烈的刚柔耦合的非线性特性。针对伺服驱动的空间柔性机械臂系统,基于经典振动理论,提出柔性臂弹性弯曲、扭转的变形假设,然后采用假设模态法和Lagrange方程得到系统的动力学方程。为了抑制系统在大范围运动过程中的弯曲、扭转弹性振动,提出了基于Lyapunov稳定性的模糊自适应速度反馈控制策略。数值仿真结果表明:空间机械臂系统在转动过程中必然会激起柔性臂的弹性振动;采用提出的控制策略利用压电剪切致动器和压电扭转致动器不仅可以抑制柔性臂的弯曲和扭转振动,还可以降低伺服电机的驱动扭矩,提高柔性机械臂系统的末端定位精度。 展开更多

关键词 振动主动控制 空间柔性机械臂 模糊自适应速度反馈控制 压电致动器

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模糊PI控制器与干扰观测器相结合的空间柔性机械臂的转动控制策略 被引量：9

7

作者 上官朝伟 李小彭 +1 位作者 李泉 尹猛 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4687-4698,共12页

为了减少外部干扰对空间柔性机械臂的系统误差,提高系统的控制精度,提出了一种模糊PI控制器与干扰观测器相结合的转动控制策略。首先,采用假设模态法和拉格朗日方法,建立了含有干扰力矩的空间柔性机械臂的初始动力学模型;其次,提出了分... 为了减少外部干扰对空间柔性机械臂的系统误差,提高系统的控制精度,提出了一种模糊PI控制器与干扰观测器相结合的转动控制策略。首先,采用假设模态法和拉格朗日方法,建立了含有干扰力矩的空间柔性机械臂的初始动力学模型;其次,提出了分别忽略二维变形和忽略非线性项的2种简化动力学模型,并通过仿真分析对比2种简化模型的建模精度;第三,基于极点配置方法和模糊规则设计了模糊PI控制器,并基于系统的名义模型设计了干扰观测器;最后,通过仿真分析和地面物理样机实验验证了该方法的有效性。研究结果表明:忽略非线性项的简化模型与初始模型具有相似的建模精度,极大地降低了计算难度,能够代替初始模型进行控制系统的设计;模糊PI控制器与干扰观测器相结合的转动控制策略能够实时调整控制器参数,观测并补偿干扰力矩引起的系统误差,有效提高系统的控制精度。 展开更多

关键词 空间柔性机械臂 转动控制策略 简化动力学模型 模糊PI控制器

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空间柔性机械臂高阶滑模干扰观测器轨迹跟踪 被引量：13

8

作者 杨洋 王思明 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第2期114-117,12,共5页

在空间漂浮状态时机械臂载体姿态均不受控的条件下,针对机械臂在关节空间内轨迹跟踪及振动抑制等问题,提出了一种基于空间机械臂改进高阶滑模干扰观测器控制策略。利用拉格朗日方程及动量守恒定律建立机械臂运动学数学模型,对误差估计... 在空间漂浮状态时机械臂载体姿态均不受控的条件下,针对机械臂在关节空间内轨迹跟踪及振动抑制等问题,提出了一种基于空间机械臂改进高阶滑模干扰观测器控制策略。利用拉格朗日方程及动量守恒定律建立机械臂运动学数学模型,对误差估计值进行修正,设计干扰观测器,根据机械臂末端轨迹设计合理的高阶滑模面及滑模函数。针对设计的观测器进行模拟仿真实验,并改变理想轨迹,使其在复杂曲线中运行。仿真结果表明:高阶滑模干扰观测器可应用于更为复杂的工作空间中,并更有效、精确地实现了轨迹跟踪任务。 展开更多

关键词 空间柔性机械臂 高阶滑模 干扰观测器 轨迹跟踪研究

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空间柔性机械臂惯性空间混合增广变结构控制算法 被引量：1

9

作者 洪昭斌 李文望 陈水宣 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2014年第3期44-49,共6页

针对具有未知惯性参数柔性空间机械臂末端位置的控制问题,分析了系统的运动学、动力学特性,设计了末端爪手追踪期望运动的增广变结构控制算法;针对柔性杆的振动问题,应用模态虚拟控制法构建了耦合了柔性模态虚拟控制误差的混合期望轨迹... 针对具有未知惯性参数柔性空间机械臂末端位置的控制问题,分析了系统的运动学、动力学特性,设计了末端爪手追踪期望运动的增广变结构控制算法;针对柔性杆的振动问题,应用模态虚拟控制法构建了耦合了柔性模态虚拟控制误差的混合期望轨迹,并最终设计了混合增广变结构控制算法。仿真结果表明:所设计的混合控制算法适用于系统参数未知的情况,保证了机械臂末端能追踪其期望轨迹,同时显著抑制了柔性杆的振动模态。 展开更多

关键词 柔性空间机械臂 参数未知 增广变结构控制 模态虚拟控制

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柔性空间机械臂RBF神经网络补偿滑模控制策略 被引量：1

10

作者 李小彭 付嘉兴 +1 位作者 刘海龙 尹猛 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1258-1267,共10页

柔性结构导致柔性空间机械臂的动态参数随着时间产生变化,从而降低了跟踪控制的准确性.质量轻和长径比大导致柔性空间机械臂在运动过程中出现振动现象.为了解决上述问题,本文建立了考虑二维变形和扰动转矩的柔性空间机械臂的动力学模型... 柔性结构导致柔性空间机械臂的动态参数随着时间产生变化,从而降低了跟踪控制的准确性.质量轻和长径比大导致柔性空间机械臂在运动过程中出现振动现象.为了解决上述问题,本文建立了考虑二维变形和扰动转矩的柔性空间机械臂的动力学模型,推导出简化的非线性动力学方程.在此基础上,设计了控制律,利用RBF(radial basis function)神经网络对柔性空间机械臂中的时变项和扰动转矩进行识别和补偿.然后以双曲正切函数作为逼近率,提出了滑模控制策略.最后,通过仿真和地面物理样机控制实验可以得到,在柔性空间机械臂控制律的设计中,神经网络补偿的控制策略有效地减少了扰动转矩对柔性空间机械臂的影响.并且通过使用tanh函数来代替sgn函数,能够减少输入转矩的波动,更加验证了RBF神经网络补偿滑模控制策略的有效性. 展开更多

关键词 柔性空间机械臂 神经网络补偿 动力学建模 滑模控制

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柔性空间机械臂末端运动及柔性振动的模糊自适应补偿控制 被引量：23

11

作者 梁捷 陈力 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期45-57,共13页

讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,具有不确定参数的漂浮基柔性空间机械臂系统载体姿态与末端爪手惯性空间轨迹跟踪的模糊自适应补偿控制和柔性振动优化控制问题。利用拉格朗日方程和假设模态法并结合系统动量守恒关系,分析、建立... 讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,具有不确定参数的漂浮基柔性空间机械臂系统载体姿态与末端爪手惯性空间轨迹跟踪的模糊自适应补偿控制和柔性振动优化控制问题。利用拉格朗日方程和假设模态法并结合系统动量守恒关系,分析、建立了柔性空间机械臂系统的动力学方程及运动Jacobi关系。以此为基础,使用奇异摄动法和2种时间尺度的假设,将系统分解为轨迹跟踪控制器和振动控制器可分开设计的奇异摄动系统。对于快变子系统,使用全局最优线性二次调节器(LQR)控制方法来对柔性杆件的振动进行主动抑制。同时,针对系统参数不确定的情况,设计了一种标称计算力矩控制器附加模糊自适应补偿控制器的复合控制方案来保证慢变子系统载体姿态与末端爪手在惯性空间的轨迹跟踪。通过系统数值仿真证实了方法的有效性。 展开更多

关键词 固体力学 漂浮基柔性空间机械臂 奇异摄动法 惯性空间 模糊自适应补偿控制 振动优化控制

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柔性空间机械臂振动抑制的模糊终端滑模控制 被引量：11

12

作者 陈志勇 陈力 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期481-486,共6页

针对载体位置不受控、姿态受控的情况,提出了柔性空间机械臂振动抑制的模糊终端滑模控制方案。利用假设模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法,导出了柔性空间机械臂的系统动力学方程。为解决柔性空间机械臂轨迹跟踪控制及振动抑制问... 针对载体位置不受控、姿态受控的情况,提出了柔性空间机械臂振动抑制的模糊终端滑模控制方案。利用假设模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法,导出了柔性空间机械臂的系统动力学方程。为解决柔性空间机械臂轨迹跟踪控制及振动抑制问题,运用奇异摄动法将系统分解为慢变、快变两个子系统并分别设计了控制器。慢变子系统采用具有较强鲁棒性的模糊终端滑模控制方案,快变子系统则采用基于降阶状态观测器的线性二次型最优控制器(linear quadratic regulator,简称LQR)。数值模拟结果表明,本文的控制方案不仅保证了柔性空间机械臂载体姿态及机械臂各关节铰跟踪误差在有限时间内的收敛性,而且还大大地降低了滑模控制所固有的抖振,并对柔性臂的振动具有良好的抑制效果。 展开更多

关键词 奇异摄动法 模糊终端滑模控制 振动抑制 柔性空间机械臂

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基于混合轨迹的柔性空间机械臂神经网络控制 被引量：10

13

作者 洪昭斌 陈力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期138-143,共6页

讨论了基于混合轨迹的漂浮基柔性空间机械臂的载体姿态、关节协调运动及柔性振动的滑模神经网络控制器设计问题。为了对柔性空间机械臂系统的柔性振动进行主动控制,基于虚拟控制力观念生成了能同时反映姿态、关节运动的期望轨迹和柔性... 讨论了基于混合轨迹的漂浮基柔性空间机械臂的载体姿态、关节协调运动及柔性振动的滑模神经网络控制器设计问题。为了对柔性空间机械臂系统的柔性振动进行主动控制,基于虚拟控制力观念生成了能同时反映姿态、关节运动的期望轨迹和柔性振动的混合轨迹。基于该混合轨迹,利用神经网络逼近系统未知部分,提出了柔性空间机械臂协调运动的滑模神经网络器控制方案,该控制方案可在保证轨迹跟踪的同时对柔性杆的振动进行主动抑制。对一平面刚柔空间机械臂系统进行了数值仿真,仿真结果证实了所设计控制器的有效性。 展开更多

关键词 柔性空间机械臂 混合轨迹 滑模神经网络控制 柔性振动控制 参数未知

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参数不确定与有界干扰自由飘浮柔性空间机械臂基于速度观测器的奇异摄动鲁棒控制及振动抑制 被引量：10

14

作者 于潇雁 陈力 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第14期85-92,共8页

讨论载体位置、姿态均不受控情况下系统参数不确定与有界干扰自由漂浮柔性空间机械臂基于速度观测器的奇异摄动鲁棒控制及振动抑制问题。利用拉格朗日方程结合动量守恒原理获得自由飘浮柔性空间机械臂系统动力学方程;用奇异摄动法将柔... 讨论载体位置、姿态均不受控情况下系统参数不确定与有界干扰自由漂浮柔性空间机械臂基于速度观测器的奇异摄动鲁棒控制及振动抑制问题。利用拉格朗日方程结合动量守恒原理获得自由飘浮柔性空间机械臂系统动力学方程;用奇异摄动法将柔性空间机械臂系统分解为关于关节轨迹跟踪的慢变子系统与描述柔性杆件振动的快变子系统。以此为基础,提出含慢、快变控制项的复合控制器。将动态滑模观测器与鲁棒控制结合,获得系统慢变控制力矩实现关节轨迹跟踪。对快变子系统基于线性观测器及线性系统最优控制理论获得系统快变控制力矩实现柔性杆振动抑制。并数值仿真证实方法的有效性。该控制方案仅需精确的载体姿态、关节角位置及柔性振动模态坐标反馈,而无需测量载体姿态角速度、关节角速度及角加速度、柔性振动模态坐标导数及漂浮基位置、移动速度、移动加速度。 展开更多

关键词 飘浮基柔性空间机械臂 奇异摄动法 鲁棒控制 速度观测

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柔性空间机械臂系统的双环积分滑模控制 被引量：10

15

作者 梁捷 陈力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第16期1906-1912,共7页

讨论了载体位置不受控、姿态受控的情况下,漂浮基柔性空间机械臂关节运动及柔性振动主动抑制的控制问题。由系统动量守恒关系及假设模态法,利用拉格朗日方法建立了柔性空间机械臂的系统动力学方程,之后采用奇异摄动理论,将其分解为表示... 讨论了载体位置不受控、姿态受控的情况下,漂浮基柔性空间机械臂关节运动及柔性振动主动抑制的控制问题。由系统动量守恒关系及假设模态法,利用拉格朗日方法建立了柔性空间机械臂的系统动力学方程,之后采用奇异摄动理论,将其分解为表示刚性运动的慢变子系统和柔性振动的快变子系统。以此为基础,针对慢变子系统———柔性空间机械臂的刚性运动,设计了系统参数未知情况下的双环积分滑模控制方案,以控制柔性空间机械臂的载体姿态及机械臂关节铰协调地完成各自在关节空间的期望运动;而对于快变子系统———柔性臂的振动,则设计了分级模糊控制方案来主动抑制柔性杆的振动。计算机数值仿真证实了该方法的可靠性和有效性。 展开更多

关键词 漂浮基 柔性空间机械臂 奇异摄动理论 双环积分滑模控制 分级模糊控制

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漂浮基柔性空间机械臂的模糊H_∞鲁棒控制及柔性振动最优控制 被引量：6

16

作者 张丽娇 陈力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第18期2447-2452,共6页

讨论了存在外界干扰情况下漂浮基柔性空间机械臂的轨迹跟踪和振动抑制问题。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。采用奇异摄动法的双时标分解方法,将系统分解描述为关节轨迹跟踪的慢变子系统与描述柔性杆件振动... 讨论了存在外界干扰情况下漂浮基柔性空间机械臂的轨迹跟踪和振动抑制问题。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。采用奇异摄动法的双时标分解方法,将系统分解描述为关节轨迹跟踪的慢变子系统与描述柔性杆件振动的快变子系统。针对慢变子系统,设计了自适应模糊H_∞控制算法,用模糊逻辑系统去逼近系统的不确定项;同时,设计了H_∞鲁棒控制项,用它克服模糊逼近误差和外界干扰对输出跟踪误差的影响。针对快变子系统,采用线性二次最优控制方法主动抑制,以保证系统的稳定性。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。系统仿真结果说明了控制器的可靠性和有效性,所设计的控制方案使得系统的跟踪误差及柔性振动快速收敛。 展开更多

关键词 漂浮基柔性空间机械臂 奇异摄动法 自适应模糊 H∞鲁棒控制

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漂浮基柔性空间机械臂关节运动的拟增广自适应控制及柔性振动实时主动抑制 被引量：4

17

作者 洪昭斌 陈力 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期200-206,共7页

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,自由漂浮柔性空间机械臂系统关节运动的拟增广自适应控制和柔性振动实时主动抑制问题。此类机器人系统的特点在于:结合系统动量及动量矩守恒关系得到的完全能控形式的系统动力学方程,关于系统惯性... 讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,自由漂浮柔性空间机械臂系统关节运动的拟增广自适应控制和柔性振动实时主动抑制问题。此类机器人系统的特点在于:结合系统动量及动量矩守恒关系得到的完全能控形式的系统动力学方程,关于系统惯性参数不符合惯常的线性函数关系,因此地面机器人的控制方法在此难以直接推广应用。为了克服上述难点,我们仅将系统动量守恒关系耦合到系统动力学方程当中,而不耦合系统动量矩守恒关系,结果得到一组欠驱动形式的系统动力学方程。其优点在于,系统动力学方程关于一组组合惯性参数保持惯常的线性函数关系。以此为基础,设计了具有未知参数柔性空间机械臂关节轨迹跟踪的拟增广自适应控制方案。并根据柔性子系统的动力学特性,设计了一个基于反馈的自适应控制方案来对柔性杆的振动进行快速实时的抑制。所提出的控制方案还具有不需要测量、反馈载体位置、移动速度和移动加速度的显著优点。系统的数值仿真,证实了方法的有效性。 展开更多

关键词 漂浮基柔性空间机械臂 自适应控制 增广变量法 实时抑振 未知参数

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柔性空间机械臂捕获卫星后梯度下降自校正控制 被引量：3

18

作者 程靖 陈力 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1869-1876,共8页

全柔性空间机械臂捕获卫星后会产生柔性振动,同时导致系统处于不稳定状态。本文针对不稳定的混合体系统,提出了基于混合轨迹的自校正控制算法,以完成镇定运动控制。该方案利用梯度下降法思想,设计了参数的自适应律,实时调节PID控制器控... 全柔性空间机械臂捕获卫星后会产生柔性振动,同时导致系统处于不稳定状态。本文针对不稳定的混合体系统,提出了基于混合轨迹的自校正控制算法,以完成镇定运动控制。该方案利用梯度下降法思想,设计了参数的自适应律,实时调节PID控制器控制参数。根据李雅普诺夫函数,设计了监督控制器以保证控制系统的稳定性,使其具有H∞跟踪特性。之后,基于虚拟力概念生成混合轨迹,用于实现关节运动及柔性振动抑制的一体化控制。最后,通过数值仿真实验证明了上述控制方案的有效性。 展开更多

关键词 全柔性空间机械臂 捕获操作 混合轨迹 自校正PID控制

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飘浮基两杆柔性空间机械臂基于速度观测器的增广自适应控制 被引量：5

19

作者 于潇雁 陈力 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期176-182,共7页

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,存在外部扰动漂浮基两杆柔性空间机械臂的基于速度观测器的增广自适应运动控制与振动最优控制问题。选择合适的联体坐标系,利用Lagrange方法并结合动量守恒原理建立了飘浮基两杆柔性空间机械臂系统... 讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,存在外部扰动漂浮基两杆柔性空间机械臂的基于速度观测器的增广自适应运动控制与振动最优控制问题。选择合适的联体坐标系,利用Lagrange方法并结合动量守恒原理建立了飘浮基两杆柔性空间机械臂系统的动力学方程。利用奇异摄动法,将两杆柔性空间机械臂系统分解为一个关于载体姿态、关节轨迹跟踪的慢变子系统与一个描述柔性杆振动的快变子系统。以此为基础,提出了一个包含慢变控制项与快变控制项的复合控制器。利用自适应滑模观测器得到慢变子系统的观测速度向量,基于这个观测速度向量设计得到系统的增广自适应慢变控制律来实现关节轨迹的跟踪。利用线性观测器得到快变子系统的观测速度向量,基于这个观测速度向量并运用线性系统的最优控制理论得到了系统的快变控制律来实现柔性杆振动最优控制。系统的数值仿真证实了方法的有效性。该控制方案不需直接测量关节角速度、关节角加速度与柔性振动模态坐标导数以及漂浮基的位置、移动速度、移动加速度。 展开更多

关键词 飘浮基两杆柔性空间机械臂 奇异摄动法 自适应控制 增广法 速度观测器 振动最优控制

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基于向量对方法的柔性空间机械臂建模与仿真 被引量：3

20

作者 林倩 袁军 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2016年第2期26-31,共6页

针对柔性自由漂浮基座空间机械臂系统建模的过程中存在的形式复杂计算量大等问题,本文采用向量对方法,以自由漂浮基座双连杆柔性机械臂为研究对象,以单个体的动力学方程为基础,分别列出相邻两个体之间的约束方程,利用拉格朗日乘子法组... 针对柔性自由漂浮基座空间机械臂系统建模的过程中存在的形式复杂计算量大等问题,本文采用向量对方法,以自由漂浮基座双连杆柔性机械臂为研究对象,以单个体的动力学方程为基础,分别列出相邻两个体之间的约束方程,利用拉格朗日乘子法组装构成系统的动力学方程.这种方法在建模时需要的信息较少,易于推导,得到的方程十分规范化,更加有利于柔性空间机械臂控制系统的设计.最后文章通过仿真验证了模型的正确性. 展开更多

关键词 柔性空间机械臂 动力学建模 向量对方法 刚柔耦合

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