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执行协同目标操作的空间机器人的动力学建模和混合抑制控制。 (英语) Zbl 1308.93163号

概述:本文阐述了由刚性和柔性元件组成的多体空间机器人系统的动力学建模和控制。由于柔性元件造成的严重欠驱动条件以及固有的不均匀非线性动力学,这类系统的控制非常复杂。因此,开发一个具有有限计算要求的紧凑动力学模型对于控制器设计、开发支持设计改进的仿真研究以及最终的实际实现都非常有用。本文将拉格朗日方法和牛顿-欧拉方法相结合,引入了刚柔交互动力学建模(RFIM)方法,将刚柔构件的运动方程分别发展为显式闭合形式。然后,通过考虑相互作用和约束力,在每个时间步同时组装和求解这些方程。提出的方法产生了一个紧凑的模型,而不是共同累加方法,该方法产生了大量的方程组,其中柔性元件的动力学与刚性构件的动力学方程相结合。为了揭示这种新方法的优点,将提出一种用于协同目标操纵任务的混合抑制控制(HSC),并将其应用于通常的空间系统。考虑一个带有柔性附件的轮式移动机器人(WMR)系统作为典型的空间漫游器,该系统由一个刚性主体、两个操纵臂和两个柔性太阳能电池板组成,然后研究了一个具有柔性构件的空间自由飞行机器人系统(SFFR)。使用ANSYS和ADAMS程序对这些复杂系统进行了有力的建模验证,而RFIM方法的有限计算为所提出的控制器设计提供了有效的工具。此外,可以看出,柔性太阳能电池板的振动会在基座上产生干扰力,这可能会产生不希望的误差,并干扰物体操作任务。因此,该混合抑制控制算法可以显著消除这些影响。

MSC公司:

93C85号 控制理论中的自动化系统(机器人等)
70E60型 机器人动力学与刚体控制
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全文: 内政部

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