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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
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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 空间机械臂 传感故障 无模型自适应控制 容错控制
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基于自适应超螺旋观测器的空间机械臂鲁棒故障诊断
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作者 高升 张海龙 +1 位作者 张伟 孔维国 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1287-1296,共10页
针对空间机械臂系统执行器鲁棒故障诊断问题,提出一种基于改进的自适应超螺旋观测器故障诊断方法。为抑制复杂空间环境引起的外部干扰对故障诊断结果的影响,在经典超螺旋观测器的基础上引入观测器参数自适应调整算法,同时解决观测器参... 针对空间机械臂系统执行器鲁棒故障诊断问题,提出一种基于改进的自适应超螺旋观测器故障诊断方法。为抑制复杂空间环境引起的外部干扰对故障诊断结果的影响,在经典超螺旋观测器的基础上引入观测器参数自适应调整算法,同时解决观测器参数过估计问题与噪声扩展问题。此外,引入小于1的分数幂和线性比例项来提高观测器的平滑性和快速性,进一步改善故障诊断效果。基于Moreno-Lyapunov函数算法分析了观测器的有限时间稳定性,证明了观测器的估计误差可以在有限时间内收敛至包含原点的邻域内,提出残差生成方法并设计了基于自适应阈值的故障诊断策略。最后,结合小行星采样空间三连杆机械臂算例,通过仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 空间机械臂 执行器故障 故障诊断 残差信息 自适应超螺旋观测器
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空间机械臂碰撞过程的模糊无模型自适应振动控制 被引量:1
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作者 浦玉学 周润闰 +1 位作者 陈演 张方 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第19期14-21,共8页
空间机械臂在执行操作任务时会面临碰撞问题,例如主动捕获或被动碰撞均会引起机械臂瞬时动量急剧变化,机械臂杆弹性振动加剧,轨迹跟踪精度降低,甚至会导致空间机械臂系统失稳。空间机械臂是一种非线性、强耦合的复杂系统,尤其是对于碰... 空间机械臂在执行操作任务时会面临碰撞问题,例如主动捕获或被动碰撞均会引起机械臂瞬时动量急剧变化,机械臂杆弹性振动加剧,轨迹跟踪精度降低,甚至会导致空间机械臂系统失稳。空间机械臂是一种非线性、强耦合的复杂系统,尤其是对于碰撞过程,很难实现系统精确建模。为实现对空间机械臂碰撞过程的振动抑制,提出了模糊策略与无模型自适应控制相结合的模糊-无模型自适应控制(fuzzy model-free adaptive control,Fuzzy-MFAC)方法。基于臂杆振动位移响应和关节角速度误差设计模糊策略,对无模型自适应控制中步长因子与权重因子进行在线自整定,解决传统无模型自适应控制对于参数初值敏感的局限性,实现了对空间机械臂碰撞过程中的振动自适应控制。仿真试验结果表明,Fuzzy-MFAC方法相较于传统无模型自适应控制算法振动响应衰减速度提高了34%,振动幅值降低了42%,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 空间机械臂 无模型自适应控制(MFAC) 模糊策略 振动控制 碰撞
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面向空间机械臂遥操作的虚拟相机成像技术
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作者 谢宗武 马博宇 +1 位作者 蒋再男 刘阳 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期631-638,共8页
对于采用虚拟图形预测仿真克服天地不确定大时延的地面遥操作,为使任务专家准确监视、预测并遥控空间机械臂的运动,本文研究了Open Inventor软件开发包中虚拟相机的成像技术。分析了真实相机与虚拟相机的成像原理,推导了虚拟相机的透视... 对于采用虚拟图形预测仿真克服天地不确定大时延的地面遥操作,为使任务专家准确监视、预测并遥控空间机械臂的运动,本文研究了Open Inventor软件开发包中虚拟相机的成像技术。分析了真实相机与虚拟相机的成像原理,推导了虚拟相机的透视投影和视口变换矩阵。依据二者的成像原理,对真实相机和虚拟相机的成像进行了一致性分析,并展开定量及定性验证。研究表明:基于Open Inventor开发包搭建的中国空间站及空间机械臂的仿真系统,可对空间机械臂的末端及肘部相机进行虚拟成像并准确模拟真实成像,为空间机械臂通过地面遥操作安全精准地完成在轨任务奠定了基础。 展开更多
关键词 空间机械臂 遥操作 虚拟相机 透视投影 一致性分析 相机标定 预测仿真 Open Inventor开发包
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空间机械臂在轨维护任务规划与验证研究 被引量:2
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作者 朱超 孔旭 +3 位作者 曾磊 胡成威 王友渔 张文明 《上海航天(中英文)》 CSCD 2023年第5期65-70,共6页
随着我国空间站建设和载人航天计划的进一步实施,航天员舱外活动将成为实现复杂空间操作的重要任务。为了确保航天员在轨维护空间机械臂的任务规划切实可行与工作效率,需要将航天员在轨维护流程、工具装置操作过程进行仿真分析与地面试... 随着我国空间站建设和载人航天计划的进一步实施,航天员舱外活动将成为实现复杂空间操作的重要任务。为了确保航天员在轨维护空间机械臂的任务规划切实可行与工作效率,需要将航天员在轨维护流程、工具装置操作过程进行仿真分析与地面试验验证。航天员在轨维护空间机械臂的任务是系统性工程,涉及维修流程设计、备件转移、航天员操作空间分析和操作能力分析等多方面内容。以航天员舱外维护空间机械臂为背景,建立空间站运营中航天员在轨维护机械臂的任务规划与验证系统,验证航天员可达性及维修过程可操作性分析,评估航天员在轨维护梦天舱机械臂任务设计的合理性,为后续开展航天员舱外活动训练与实施提供理论依据。 展开更多
关键词 空间 在轨维护 舱外活动 航天员 空间机械臂
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面向未知环境的空间机械臂自适应阻抗控制研究 被引量:2
6
作者 戚毅凡 贾英宏 +1 位作者 赵宝山 洪闻青 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第2期51-57,共7页
针对空间机械臂与环境接触时环境刚度和阻尼会发生突变或渐变情况下的柔顺控制问题,提出了一种阻抗参数可根据环境自适应改变的控制方法.利用最小二乘法,对空间机械臂接触的环境阻尼与刚度进行在线估计.通过分析空间机械臂与环境接触时... 针对空间机械臂与环境接触时环境刚度和阻尼会发生突变或渐变情况下的柔顺控制问题,提出了一种阻抗参数可根据环境自适应改变的控制方法.利用最小二乘法,对空间机械臂接触的环境阻尼与刚度进行在线估计.通过分析空间机械臂与环境接触时的系统特性,推导了环境与机械臂看作一体的二阶系统,并由二阶系统的响应特性提出了阻抗参数随环境自调整的自适应方案.最后以平面2自由度机械臂为对象进行了数值仿真,相较于传统阻抗控制方法,所提出的自适应阻抗控制在力控制精确性、减小最大接触力和适应不同接触环境上有一定的优势. 展开更多
关键词 空间机械臂 柔顺控制 自适应阻抗控制 最小二乘法
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基于Bi-LSTM网络的自由漂浮空间机械臂控制 被引量:1
7
作者 岳博晨 贾世元 +2 位作者 王一帆 程潏 陈钢 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第3期18-27,共10页
自由漂浮空间机械臂轨迹跟踪控制受模型不确定性和外部扰动影响。针对该问题,提出了基于神经网络估计的自适应滑模控制策略.对模型不确定问题,采用双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)对空间机械臂模型不确定性进行估计,其中神经网络的估... 自由漂浮空间机械臂轨迹跟踪控制受模型不确定性和外部扰动影响。针对该问题,提出了基于神经网络估计的自适应滑模控制策略.对模型不确定问题,采用双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)对空间机械臂模型不确定性进行估计,其中神经网络的估计方式为离线学习方式.采用自适应滑模控制解决网络估计中的误差和外部扰动影响.通过Lyapunov方法证明系统的稳定性,数值仿真验证控制策略的有效性.结果表明所提出的新型控制器能够实现低增益下控制性能的有效提升. 展开更多
关键词 自由漂浮 空间机械臂 模型不确定性 神经网络 自适应滑模控制 外部扰动
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空间机械臂关节维修性设计与验证
8
作者 朱超 张运 +3 位作者 李德伦 高翔宇 高奔 展文豪 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第1期22-28,共7页
空间机械臂维修性对机械臂可靠性和长寿命具有非常重要的意义。在研究国际空间站机械臂在轨维护维修任务和关节产品特点的基础上,结合中国空间站机械臂特点,设计了一种四方协同作业3次出舱的机械臂关节维修方案,通过搭建虚拟维修仿真平... 空间机械臂维修性对机械臂可靠性和长寿命具有非常重要的意义。在研究国际空间站机械臂在轨维护维修任务和关节产品特点的基础上,结合中国空间站机械臂特点,设计了一种四方协同作业3次出舱的机械臂关节维修方案,通过搭建虚拟维修仿真平台开展了维修仿真验证,完成了模拟维修场景下机械臂关节的维修试验,充分验证了机械臂关节维修的可操作性、可达性、可视性、安全性和流程合理性。 展开更多
关键词 多人协同 空间机械臂关节 维修性设计 试验验证 航天员
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空间机械臂面向太阳能帆板在轨清洁任务的擦抹力/位阻抗控制
9
作者 朱安 陈力 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2624-2635,共12页
卫星在载体位姿调整过程中燃烧的烟雾容易附着在太阳能帆板上,若未对帆板定期清洁将导致其供电能力下降,为此对空间机械臂执行太阳能帆板清洁任务进行了研究.首先通过Lagrange方程法建立了空间机械臂系统动力学方程,然后为了控制机械臂... 卫星在载体位姿调整过程中燃烧的烟雾容易附着在太阳能帆板上,若未对帆板定期清洁将导致其供电能力下降,为此对空间机械臂执行太阳能帆板清洁任务进行了研究.首先通过Lagrange方程法建立了空间机械臂系统动力学方程,然后为了控制机械臂末端清洁装置的位姿,基于运动学关系将动力学模型转换到惯性空间.结合阻抗控制原理,根据清洁装置位姿与其输出力之间的动态关系建立了机械臂的阻抗模型,保证了清洁操作过程中输出力的稳定和精确控制.为了防止清洁操作的各阶段切换时因系统状态突变导致输出力突变,造成太阳能帆板的破坏,基于障碍Lyapunov函数提出一种全状态约束控制策略,其利用RBF神经网络对不确定系统进行拟合,且结合虚拟控制力原理对设计的期望轨迹进行修正,使得太阳能帆板的柔性振动能被抑制,实现了对卫星与清洁装置位姿的高精度控制.最后通过Lyapunov定理证明了系统状态的收敛性,利用仿真分析验证了所提控制策略的有效性;结果表明清洁装置的输出力控制精度优于0.5 N,卫星与清洁装置的位姿控制精度优于0.1°和10-3m. 展开更多
关键词 空间机械臂 阻抗控制 全状态约束 RBF神经网络 在轨清洁操作
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事件相机驱动的空间机械臂视觉伺服
10
作者 李金健 胡权 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第3期28-35,共8页
针对空间机械臂携带的传统视觉系统面临图像数据量大、测量延迟高等问题,研究了基于事件相机驱动的空间机械臂视觉伺服控制方法.事件相机是一种低延迟的新型神经形态视觉传感器,具有超高时间分辨率和高动态范围,但其产生的异步事件流数... 针对空间机械臂携带的传统视觉系统面临图像数据量大、测量延迟高等问题,研究了基于事件相机驱动的空间机械臂视觉伺服控制方法.事件相机是一种低延迟的新型神经形态视觉传感器,具有超高时间分辨率和高动态范围,但其产生的异步事件流数据与传统相机完全不同,需要设计新的算法以适配事件流数据.基于迭代重加权拟合设计了适用于事件流数据的快速圆形特征检测与跟踪算法;发展了适配圆形特征的空间机械臂视觉伺服方法.实验表明提出的检测与跟踪算法在实现高跟踪成功率的同时还具有远超传统视觉算法的检测速度,此外从事件相机获得的高速特征反馈能够驱动机械臂完成更加精确的伺服运动. 展开更多
关键词 事件相机 空间机械臂 视觉伺服 特征检测与跟踪
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空间机械臂系统仿真建模方法
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作者 林星翰 《中国科技信息》 2023年第16期76-80,共5页
空间机械臂是实现航天器在轨操作、在轨组装、在轨服务等任务的有效工具。从早期的航天飞机机械臂(CanadarmI),国际空间站的加拿大II臂(CanadarmII)、欧洲臂(ERA)、日本臂(JEMRMS),到加拿大小臂(SPDM)、轨道快车机械臂、日本小臂(SFA),... 空间机械臂是实现航天器在轨操作、在轨组装、在轨服务等任务的有效工具。从早期的航天飞机机械臂(CanadarmI),国际空间站的加拿大II臂(CanadarmII)、欧洲臂(ERA)、日本臂(JEMRMS),到加拿大小臂(SPDM)、轨道快车机械臂、日本小臂(SFA),航天器机械臂在轨完成了地面机械臂甚至无法完成的任务:包括超过10t空间大负载的大范围操作及辅助对接. 展开更多
关键词 国际空间 在轨服务 在轨操作 机械 在轨组装 辅助对接 空间机械臂系统 CANADA
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空间机械臂仿真系统校核验证和确认方法
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作者 林星翰 段馨鑫 《中国科技信息》 2023年第20期148-150,共3页
空间机械臂是航天器上重要的操作和维护工具,可应用于设备更换、货物转移、人员运输、目标抓捕、在轨维修、辅助对接等航天任务中,在现代航天器中发挥了重要作用。从早期的欧洲机械臂、日本实验舱机械臂,到国际空间站加拿大臂、中国空... 空间机械臂是航天器上重要的操作和维护工具,可应用于设备更换、货物转移、人员运输、目标抓捕、在轨维修、辅助对接等航天任务中,在现代航天器中发挥了重要作用。从早期的欧洲机械臂、日本实验舱机械臂,到国际空间站加拿大臂、中国空间站机械臂,空间机械臂的规模与复杂度不断提升,支持的功能更加丰富。机械臂的应用优势一方面在于将航天器的操作空间由舱内扩展到舱外,提升了设备的安放空间和人员的工作空间,另一方面在于可代替人完成许多航天员难以完成的复杂工作,也可以完成精度要求很高的安装、插拔等操作,全程可由地面远程操控。 展开更多
关键词 国际空间 在轨维修 实验舱 空间机械臂 航天任务 辅助对接 设备更换 操作空间
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基于A*算法的空间机械臂避障路径规划 被引量:116
13
作者 贾庆轩 陈钢 +1 位作者 孙汉旭 郑双奇 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第13期109-115,共7页
针对空间机械臂在轨操作任务需求,提出一种基于A*算法的避障路径规划算法。根据机械臂和障碍物几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化。通过研究机械臂本身所固有的几何特性,根据障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞... 针对空间机械臂在轨操作任务需求,提出一种基于A*算法的避障路径规划算法。根据机械臂和障碍物几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化。通过研究机械臂本身所固有的几何特性,根据障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞的条件,进而求解空间机械臂的无碰撞自由工作空间。在此基础上,利用A*算法在空间机械臂的自由工作空间进行无碰撞路径搜索,实现了空间机械臂的避障路径规划。通过仿真试验验证了基于A*算法的空间机械臂避障路径规划算法的有效性与可行性。 展开更多
关键词 空间机械臂 避障路径规划 A*算法
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空间机械臂全局反作用优化及其地面试验研究 被引量:24
14
作者 史士财 吴剑威 +1 位作者 崔平远 刘宏 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期242-247,253,共7页
针对空间机械臂在运动过程中对其基座产生力/力矩反作用这一问题进行了分析,并提出一种关节轨迹参数化的全局反作用优化方法,用于减小机械臂的反作用力/力矩.基于气浮轴承方法,建立了3自由度空间机械臂反作用优化地面实验系统.最后,采用... 针对空间机械臂在运动过程中对其基座产生力/力矩反作用这一问题进行了分析,并提出一种关节轨迹参数化的全局反作用优化方法,用于减小机械臂的反作用力/力矩.基于气浮轴承方法,建立了3自由度空间机械臂反作用优化地面实验系统.最后,采用3自由度机械臂验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 空间机械臂 飞行器 反作用优化 轨迹规划 气浮轴承
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空间机械臂收拢状态零重力模拟 被引量:15
15
作者 高海波 郝峰 +3 位作者 邓宗全 刘振 丁亮 岳洪浩 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期9-15,共7页
利用吊丝配重法进行零重力模拟装置的结构设计,结合重力补偿原理推导出空间机械臂分离体静力学重力补偿计算公式,同时采用最小方差原理将多个力矩的优化问题转化为一个总体目标,建立了吊点力优化程序,通过该优化程序得到各吊点力的数值... 利用吊丝配重法进行零重力模拟装置的结构设计,结合重力补偿原理推导出空间机械臂分离体静力学重力补偿计算公式,同时采用最小方差原理将多个力矩的优化问题转化为一个总体目标,建立了吊点力优化程序,通过该优化程序得到各吊点力的数值.当吊丝长度为1000mm时,利用ADAMS建立空间机械臂零重力模拟装置模型.当空间机械臂为静止状态时,吊点优化计算结果与仿真值相比,结果相对误差在10%左右;当空间机械臂各关节以0.5°/s和1°/s匀速运动时,零重力模拟装置对其产生的附加弯曲力矩和附加反转矩均未超过技术指标要求.因此,该方案可用于实际空间机械臂的零重力模拟. 展开更多
关键词 空间机械臂 零重力模拟 吊点力优化 ADAMS仿真
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空间机械臂非完整运动规划的遗传算法研究 被引量:36
16
作者 戈新生 陈立群 吕杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期262-266,325,共6页
带空间机械臂航天器系统在无外力矩作用时,系统相对于总质心的动量矩守恒而变为非完整系统。由于非完整约束的不可积性,非完整系统的运动规划与控制比一般系统要困难得多。现利用非完整特性研究了自由漂浮空间机械臂的三维姿态运动控制... 带空间机械臂航天器系统在无外力矩作用时,系统相对于总质心的动量矩守恒而变为非完整系统。由于非完整约束的不可积性,非完整系统的运动规划与控制比一般系统要困难得多。现利用非完整特性研究了自由漂浮空间机械臂的三维姿态运动控制问题。首先导出带空间机械臂的航天器三维姿态运动数学模型,并将系统的控制问题转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。在运动规划中,根据最优控制原理和优化理论,提出基于遗传算法的最优运动规划数值算法。通过数值仿真,表明该方法对空间机械臂及航天器三维姿态运动的非完整运动规划是有效的。 展开更多
关键词 空间机械臂 姿态运动 非完整 运动规划 遗传算法
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基于混沌粒子群优化算法的空间机械臂轨迹规划算法 被引量:13
17
作者 夏红伟 翟彦斌 +2 位作者 马广程 邓雅 王常虹 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期211-216,共6页
针对自由漂浮状态下的空间机械臂系统,研究了基座姿态扰动最小的轨迹规划问题。首先通过正弦函数参数化机械臂各个关节,在机械臂关节角速度、角加速度以及基座姿态变化范围受限的约束条件下,定义了基座姿态扰动最小的目标函数,然后提出... 针对自由漂浮状态下的空间机械臂系统,研究了基座姿态扰动最小的轨迹规划问题。首先通过正弦函数参数化机械臂各个关节,在机械臂关节角速度、角加速度以及基座姿态变化范围受限的约束条件下,定义了基座姿态扰动最小的目标函数,然后提出了基于混沌粒子群算法的轨迹优化策略,并给出了具体求解步骤。数值算例结果表明,在满足系统的约束条件下,机械臂关节变化平缓,不存在角速度突变的情况,并且比标准粒子群算法具有更快的收敛速度,在优化轨迹下进行运动仿真,结果表明终止时刻基座姿态扰动为1.3708°(三轴合成),而梯形规划的姿态扰动为8.5459°,优化后使得姿态的扰动减小84%,从而说明所提出的算法能够有效减小机械臂运动对基座姿态的扰动。 展开更多
关键词 空间机械臂 轨迹规划 混沌粒子群优化算法 优化
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基于遗传算法的空间机械臂运动规划的最优控制 被引量:52
18
作者 戈新生 张奇志 刘延柱 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期185-191,共7页
讨论了空间机械臂系统运动规划问题.利用系统的非完整特性,将空间机械臂运动规划转化为非线性系统最优控制问题.在最优控制中引入遗传算法,替代传统的牛顿选代方法,提出基于遗传优化方法的运动规划最优控制数值算法.通过仿真计算... 讨论了空间机械臂系统运动规划问题.利用系统的非完整特性,将空间机械臂运动规划转化为非线性系统最优控制问题.在最优控制中引入遗传算法,替代传统的牛顿选代方法,提出基于遗传优化方法的运动规划最优控制数值算法.通过仿真计算,表明该方法的有效性. 展开更多
关键词 空间机械臂 运动规划 最优控制 遗传算法
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重力作用下的摩擦对空间机械臂运动控制的影响 被引量:8
19
作者 刘福才 刘彩凤 +2 位作者 秦利 刘峰 王文魁 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期65-71,共7页
针对空间机械臂在太空处于微重力环境,在地面装调时需要考虑重力及由重力引起的摩擦的影响的问题,以平面运动的二自由度机械臂为例研究了摩擦补偿控制,提出了一种主动补偿控制方法,用来减小甚至消除由地面重力作用产生的摩擦的影响。该... 针对空间机械臂在太空处于微重力环境,在地面装调时需要考虑重力及由重力引起的摩擦的影响的问题,以平面运动的二自由度机械臂为例研究了摩擦补偿控制,提出了一种主动补偿控制方法,用来减小甚至消除由地面重力作用产生的摩擦的影响。该方法首先采用几何方法求解运动学逆解,根据力矩平衡计算摩擦力矩,再结合Kane方程推导出系统的动力学模型,最后运用PD控制算法分别在考虑摩擦和不考虑摩擦两种情况下对机械臂动力学模型进行仿真研究,并在不同关节质量的条件下进行轨迹跟踪仿真研究。仿真结果表明,摩擦对控制机械臂运动的驱动力以及轨迹跟踪精度所产生的影响与重力密切相关,重力越小,影响越小。 展开更多
关键词 空间机械臂 重力 摩擦 驱动力矩 力矩平衡 PD控制 KANE方程
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大型空间机械臂关节动力学建模与分析研究 被引量:22
20
作者 潘博 于登云 孙京 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2448-2455,共8页
关节是空间机械臂的核心部件,是保证空间机械臂安全、平稳运行的关键。为全面反映大型空间机械臂关节的动力学特性并从细节之处优化关节设计,利用集中参数法建立了综合考虑轮齿柔性、啮合阻尼、齿侧间隙、啮合误差等非线性因素的细化关... 关节是空间机械臂的核心部件,是保证空间机械臂安全、平稳运行的关键。为全面反映大型空间机械臂关节的动力学特性并从细节之处优化关节设计,利用集中参数法建立了综合考虑轮齿柔性、啮合阻尼、齿侧间隙、啮合误差等非线性因素的细化关节动力学模型。模型中采用一种基于tanh的连续函数对传统分段线性间隙函数进行近似,从而降低了模型的求解难度。研究了各级齿轮精度、关节转速和负载对关节动力学特性的影响。仿真结果表明,三级齿轮的精度变化会影响关节转速波动的振幅并分别影响高、中、低频特性;转速的增加将提高振动频率和幅值;力矩负载的增大会使关节转速波动幅值显著增大,且在满载时,所有的高阶频率都得到明显激励;惯性负载的增大会减小转速波动,并将能量集中在中频上。 展开更多
关键词 空间机械臂 关节 动力学建模 间隙 啮合误差
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