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空间机械臂系统仿真建模方法 被引量:1
1
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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参数不确定空间机械臂系统的增广自适应控制 被引量:17
2
作者 陈力 刘延柱 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期150-154,共5页
讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基两杆空间机械臂系统的控制问题 ,为此对系统的运动学、动力学作了分析。结果表明 :结合系统动量守恒及动量矩守恒关系得到的系统广义 Jacobi关系、以及系统的动力学方程将为系统惯性参数的非线... 讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基两杆空间机械臂系统的控制问题 ,为此对系统的运动学、动力学作了分析。结果表明 :结合系统动量守恒及动量矩守恒关系得到的系统广义 Jacobi关系、以及系统的动力学方程将为系统惯性参数的非线性函数。证明了借助于增广变量法可以将增广广义 Jacobi矩阵以及系统动力学方程表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数。在此基础上 ,给出了系统参数未知时 ,空间机械臂末端抓手跟踪惯性空间期望轨迹的增广自适应控制方案。通过仿真运算 。 展开更多
关键词 漂浮基空间机械臂系统 增广法 自适应控制
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参数不确定空间机械臂系统的鲁棒自适应混合控制 被引量:24
3
作者 陈力 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期512-516,共5页
讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基空间机械臂系统的控制问题.对系统运动学、动力学的分析结果表明,结合系统动量守恒及动量矩守恒关系得到的系统广义Jacobi关系以及系统的动力学方程是系统惯性参数的非线性函数.证明了借助于增... 讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基空间机械臂系统的控制问题.对系统运动学、动力学的分析结果表明,结合系统动量守恒及动量矩守恒关系得到的系统广义Jacobi关系以及系统的动力学方程是系统惯性参数的非线性函数.证明了借助于增广变量法可以将系统的增广广义Jacobi矩阵及系统动力学方程表示为一组适当选择的(组合)惯性参数的线性函数.以此为基础,针对系统惯性参数不确定的情况,设计了空间机械臂末端抓手跟踪惯性空间期望轨迹的鲁棒自适应混合控制方案.仿真运算结果证实了方法的有效性. 展开更多
关键词 漂浮基空间机械臂系统 增广变量法 鲁棒自适应混合控制
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基于模糊滑模法的空间机械臂系统控制研究
4
作者 关昕晓 《科技经济市场》 2011年第6期16-17,共2页
本文讨论了本体姿态受控、位置不控漂浮基空间机械臂系统、本体与末端爪手协调控制的混合控制问题。借助于增广变量法有效地解决系统动力学方程关于惯性参数呈非线性问题。以此为基础,设计了漂浮基空间机械臂系统的模糊滑模混合控制方... 本文讨论了本体姿态受控、位置不控漂浮基空间机械臂系统、本体与末端爪手协调控制的混合控制问题。借助于增广变量法有效地解决系统动力学方程关于惯性参数呈非线性问题。以此为基础,设计了漂浮基空间机械臂系统的模糊滑模混合控制方案。系统数值仿真,证实上述控制方案的可靠性。 展开更多
关键词 空间机械臂系统 系统动力学 增广变量法 模糊滑模
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漂浮基空间机械臂关节轨迹跟踪的增广鲁棒控制方法 被引量:8
5
作者 陈力 刘延柱 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期225-230,共6页
讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基空间机械臂系统的控制问题 .基于增广变量法 ,解决了空间机械臂系统的控制方程关于系统惯性参数的非线性化问题 ;保持了控制方程关于系统惯性参数的线性关系 .在此基础上 ,针对系统载荷参数不确... 讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基空间机械臂系统的控制问题 .基于增广变量法 ,解决了空间机械臂系统的控制方程关于系统惯性参数的非线性化问题 ;保持了控制方程关于系统惯性参数的线性关系 .在此基础上 ,针对系统载荷参数不确定的情况 ,提出了关节空间轨迹追踪的增广鲁棒控制方法 ,并应用Lyapunov直接方法证明了提到的控制方案能使系统满足渐近稳定性条件 .通过仿真运算 。 展开更多
关键词 漂浮基空间机械臂系统 多刚体系统动力学 增广变量法 鲁棒控制 轨迹跟踪
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空间机械臂刚柔耦合动力学模拟及小波基模糊神经网络控制 被引量:5
6
作者 梁捷 陈力 梁频 《载人航天》 CSCD 2015年第3期286-294,共9页
研究了关节和杆件双重柔性影响下空间机械臂系统的动力学模拟,运动控制算法设计和臂杆、关节双重柔性振动的主动抑制问题。利用线动量、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建立系统动力学模型。为解决传统奇... 研究了关节和杆件双重柔性影响下空间机械臂系统的动力学模拟,运动控制算法设计和臂杆、关节双重柔性振动的主动抑制问题。利用线动量、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建立系统动力学模型。为解决传统奇异摄动法应用受关节柔性限制问题,引入了一种关节柔性补偿控制器,以适当提高系统关节的等效刚度;并基于奇异摄动理论,将系统分解成独立时间尺度的柔性臂子系统和电机力矩动力子系统,借助小波基模糊神经网络的优良特性,将轨迹跟踪的角度误差及角速度误差输入到网络中,通过一阶梯度寻优算法来优化整个网络,降低柔性振动的影响,以达到高精度控制的要求的。计算机数值仿真对比试验证实了该方法的可靠性和有效性。 展开更多
关键词 漂浮基空间机械臂系统 柔性关节 柔性 动力学模拟 关节柔性补偿器 小波基模糊神经网络 一阶梯度寻优算法
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漂浮基空间机械臂分解运动控制的增广自适应算法 被引量:4
7
作者 陈力 刘延柱 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1999年第6期401-406,414,共7页
本文讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基两杆空间机械臂系统的逆运动学问题,推导了系统的运动学、动力学方程.分析表明,结合系统动量守恒及动量矩守恒关系得到的系统广义Jacobi关系为系统惯性参数的非线性函数.本文证明... 本文讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基两杆空间机械臂系统的逆运动学问题,推导了系统的运动学、动力学方程.分析表明,结合系统动量守恒及动量矩守恒关系得到的系统广义Jacobi关系为系统惯性参数的非线性函数.本文证明了,借助于增广变量法可以将增广广义Jacobi矩阵表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数.并在此基础上,给出了系统参数未知时由空间机械臂末端惯性空间期望轨迹产生机械臂关节铰期望角速度、角加速度的增广自适应控制算法.仿真运算。 展开更多
关键词 空间机械臂系统 动力学 运动控制 自适应算法
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漂浮基姿态受控空间机械臂关节运动的自适应神经网络控制 被引量:5
8
作者 郭益深 陈力 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期173-179,共7页
讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,空间机械臂姿态及关节协调运动的自适应神经网络控制问题.由拉格朗日第二类方法及系统动量守恒关系,建立了漂浮基空间机械臂的系统动力学方程.以此为基础,借助于RBF神经网络技术和GL矩阵及乘积算子... 讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,空间机械臂姿态及关节协调运动的自适应神经网络控制问题.由拉格朗日第二类方法及系统动量守恒关系,建立了漂浮基空间机械臂的系统动力学方程.以此为基础,借助于RBF神经网络技术和GL矩阵及乘积算子定义,对空间机械臂系统进行了神经网络系统建模;之后针对空间机械臂所有惯性参数未知的情况,设计了空间机械臂载体姿态与机械臂各关节协调运动的自适应神经网络控制方案.提出的控制方案不要求系统动力学方程具有关于惯性参数的线性性质,且无需预知系统惯性参数的任何信息,也无需对神经网络进行离线训练和学习,因此更适于实时应用.通过对一个平面两杆自由漂浮空间机械臂系统的数值仿真,证实了方法的有效性. 展开更多
关键词 漂浮基空间机械臂系统 RBF神经网络 GL矩阵及乘积算子 自适应神经网络控
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柔性空间机械臂的模糊控制及抑振最优控制 被引量:2
9
作者 黄登峰 陈力 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2530-2534,共5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系统的轨迹跟踪和振动抑制问题。对系统进行输入输出反馈线性化,并采用奇异摄动理论,得到了慢变子系统和快变子系统。然后,设计了两种时间尺度的模糊逻辑控制器,以控制柔... 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系统的轨迹跟踪和振动抑制问题。对系统进行输入输出反馈线性化,并采用奇异摄动理论,得到了慢变子系统和快变子系统。然后,设计了两种时间尺度的模糊逻辑控制器,以控制柔性空间机械臂的载体姿态和机械臂关节铰协调地来完成各自在关节空间的期望运动。慢变子系统用模糊控制来进行轨迹跟踪,而快变子系统用最优线性二次型控制来主动抑制柔性杆的振动。系统仿真结果说明了控制器的可靠性和有效性。 展开更多
关键词 漂浮基柔性空间机械臂系统 反馈线性化 奇异摄动法 模糊逻辑控制 最优控制
原文传递
漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊小波神经网络控制
10
作者 黄登峰 陈力 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期821-828,共8页
讨论了本体姿态受控、位置不受控制的漂浮基空间机械臂系统协调运动的动力学控制问题.根据系统位置几何关系、动量守恒关系和第二类拉格朗日方程,建立漂浮基空间机械臂系统的动力学方程.在此基础上,针对系统参数未知的情况,设计了一种... 讨论了本体姿态受控、位置不受控制的漂浮基空间机械臂系统协调运动的动力学控制问题.根据系统位置几何关系、动量守恒关系和第二类拉格朗日方程,建立漂浮基空间机械臂系统的动力学方程.在此基础上,针对系统参数未知的情况,设计了一种采用小波基函数作为模糊隶属度函数的模糊神经网络控制器,以控制空间机械臂的本体姿态和机械臂两关节铰协调地完成各自在关节空间的期望运动.其特点是不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系,甚至不需要知道系统参数;而且网络权值是采用反向传播算法根据误差进行在线学习,使模糊神经网络获得更强的自学习和自适应能力,同时也节省了离线学习的时间.系统数值仿真的结果证实上述控制方案是行之有效的. 展开更多
关键词 漂浮基空间机械臂系统 模糊小波神经网络 协调运动 关节空间
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存在关节力矩输出死区及外部干扰的漂浮基空间机械臂积分滑模神经网络自适应控制 被引量:2
11
作者 黄小琴 陈力 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期713-718,共6页
探讨了载体位置和姿态都不受控时,漂浮基空间机械臂在带有关节力矩输出死区及外部干扰情况下轨迹跟踪的控制算法设计问题。死区与外部干扰影响系统的跟踪精度与稳定性。为此引入积分型切换函数,减少外部干扰引起的稳态误差,并利用径向... 探讨了载体位置和姿态都不受控时,漂浮基空间机械臂在带有关节力矩输出死区及外部干扰情况下轨迹跟踪的控制算法设计问题。死区与外部干扰影响系统的跟踪精度与稳定性。为此引入积分型切换函数,减少外部干扰引起的稳态误差,并利用径向基函数神经网络逼近动力学方程的未知部分,设计了一种积分滑模神经网络控制方案。控制算法的优点是,在死区斜率与边界参数不确定及最优逼近误差上确界未知的条件下,可以利用最优逼近误差、死区及干扰的补偿项来消除影响。李亚普诺夫稳定性分析证明了闭环系统的稳定性,且轨迹跟踪误差将收敛到0的某个小邻域内。仿真算例证实了该控制算法的有效性,实现了空间机械臂的轨迹跟踪控制。 展开更多
关键词 漂浮基空间机械臂系统 关节力矩输出死区 外部干扰 积分滑模神经网络 轨迹跟踪
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漂浮基空间机械臂姿态、末端爪手协调运动的自适应神经网络控制 被引量:1
12
作者 郭益深 陈力 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期181-187,共7页
讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,空间机械臂姿态、末端爪手协调运动的自适应神经网络控制问题。由拉格朗日方法,建立了漂浮基空间机械臂的系统动力学方程。以此为基础,借助于RBF神经网络技术、GL矩阵及其乘积算子定义,对空间机械... 讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,空间机械臂姿态、末端爪手协调运动的自适应神经网络控制问题。由拉格朗日方法,建立了漂浮基空间机械臂的系统动力学方程。以此为基础,借助于RBF神经网络技术、GL矩阵及其乘积算子定义,对空间机械臂系统进行了神经网络建模。最后针对空间机械臂所有惯性参数未知的情况下,设计了空间机械臂载体姿态与机械臂末端爪手协调运动的自适应神经网络控制方案。提出的控制方案不要求系统动力学方程具有关于惯性参数的线性性质,且无需预知系统惯性参数的任何信息;并无需对神经网络进行离线训练、学习,因此更便于实时应用。一个平面两杆漂浮基空间机械臂系统的数值仿真,证实了该控制方案的有效性。 展开更多
关键词 漂浮基空间机械臂系统 RBF神经网络 GL矩阵及其乘积算子 协调运动 自适应神经网络控制
原文传递
Development of space end-effector with capabilities of misalignment tolerance and soft capture based on tendon-sheath transmission system 被引量:10
13
作者 丰飞 刘伊威 +1 位作者 刘宏 蔡鹤皋 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2013年第11期3015-3030,共16页
The essential requirements of the end-effector of large space manipulator are capabilities of misalignment tolerance and soft capture.According to these requirements,an end-effector prototype combining the tendon-shea... The essential requirements of the end-effector of large space manipulator are capabilities of misalignment tolerance and soft capture.According to these requirements,an end-effector prototype combining the tendon-sheath transmission system with steel cable snaring mechanism was manufactured.An analysis method based on the coordinate transformation and the projection of key points of the mechanical interface was proposed,and it was a guideline of the end-effector design.Furthermore,the tendon-sheath transmission system was employed in the capture subassembly to reduce the inertia of the capture mechanism and enlarge the capture space.The capabilities of misalignment tolerance and soft capture were validated through the dynamic simulation in ADAMS software.The results of the capture simulation and experiment show that the end-effector has outstanding capabilities of misalignment tolerance and soft capture.The translation misalignments in radial directions are±100 mm,and angular misalignments about pitch and yaw are±15°. 展开更多
关键词 space station on-orbit-servicing large space manipulator END-EFFECTOR soft capture large misalignment tolerance
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