空間機(jī)器人動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)及控制研究.pdf

1、伴隨我國(guó)在太空探索活動(dòng)不斷增多,空間機(jī)器人將扮演非常重要的角色,例如完成建立和維修空間站,以及抓捕、釋放、監(jiān)測(cè)、回收衛(wèi)星等高度復(fù)雜任務(wù)。而空間機(jī)器人在其制造時(shí),不可避免的存在加工、組合裝配誤差,此外執(zhí)行任務(wù)時(shí)燃料的消耗和未知目標(biāo)的捕獲等,這些都會(huì)引起其動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化。但其動(dòng)力學(xué)控制、路徑規(guī)劃和姿態(tài)控制等都依賴準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)參數(shù),因此參數(shù)辨識(shí)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
　　相比地面機(jī)器人,空間機(jī)器人所處空間環(huán)境復(fù)雜特殊。,本文利用空間機(jī)器人系統(tǒng)

2、角動(dòng)量守恒原理建立辨識(shí)模型,分別采用最小二乘法和約束遺傳算法完成動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)。由于辨識(shí)離線進(jìn)行的,辨識(shí)中不需要復(fù)雜的運(yùn)算,只需要借助反作用飛輪測(cè)量角動(dòng)量變化值和關(guān)節(jié)信息。為驗(yàn)證辨識(shí)辨識(shí)方法準(zhǔn)確性,本文選取平面兩桿系統(tǒng)為例,對(duì)比兩種辨識(shí)算法,結(jié)果基本滿足實(shí)際需要,而遺傳算法很明顯優(yōu)于最小二乘法。另外,本文又結(jié)合Newton-Eulerr遞推動(dòng)力學(xué),建立基于關(guān)節(jié)力矩的參數(shù)辨識(shí)數(shù)學(xué)模型,然后對(duì)比最小二乘法和高斯-牛頓迭代辨識(shí)方法,建立Sim

3、ulink辨識(shí)系統(tǒng),仿真驗(yàn)證(包含規(guī)劃、控制、辨識(shí)算法和三維模型),辨識(shí)的結(jié)果表明后者比較理想。
　　在執(zhí)行復(fù)雜和精度高的任務(wù)時(shí),空間機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、動(dòng)力學(xué)和力控制也至關(guān)重要。本文采用機(jī)械臂 PD、計(jì)算力矩和自適應(yīng)模糊 PID控制,并且利用Simulink設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng),對(duì)比三者運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和軌跡跟蹤,結(jié)果表明模糊控制效果優(yōu)于前兩者控制方法?？臻g機(jī)器人在空間執(zhí)行任務(wù)時(shí)不可避免的接觸外界環(huán)境,接觸力和力矩是不可忽視的重要的部分,而力控制必