空间机器人姿态和末端抓手协调运动的鲁棒自适应控制.pdfVIP

维普资讯 第 l9卷第 2划 I． 程 j1 Vol19No．2 2002年 4 月 ENG眦 E G h，匝CHANICS ApriI 2002 文章编号：l000—4750(2002)02—165—06 空间机器人姿态与末端抓手协调 运动的鲁棒 自适应控制 陈 力 ，刘延柱 (_『犒州人学机械工 系，福建 福州 350002；2 I。每交通^学工程 学系， 海 200030) 摘 要：奉叟讨论了载体姿志受控、位置不受控制的漂浮幕窄问机器人协调运动的控制问题 借助于虚拟扩展 系统的输入 输fH．得到了一组关于惯性参数呈线性函数关系的系统控制方程。以此为基础，针对空间机器人 系统中 确定参数与未知参数并存的复杂情批．设计了载体姿态 与柬端抓手惯性空侧轨迹协调运动的鲁棒 自适 麻控制方察。利用两杆空唰机器人系统进行了系统仿真运算，仿真结果证实了上述控制方案的有效性 由于对 系统待 汁参数作了分类 并充分划用系统信息对系统小确定参数采用保持鲁棒性而小是在线估计的方法，提 到的控制方案具有计算量小的优点．肯助于缓解机载计算机运算能力有限的矛盾。 关键词：漂浮幕窄间机 {2{}人；协调运动；鲁棒 自适应控制 中图分类号：TP241 文献标识码：A 1 引言 输入规律；Gu等 对载体位置和姿态均无控制情 形，提出将手端坐标与铰坐标组成增广变量，使动 空间机器人将是未来空问活动中的重要工具， 力学方程中的惯性参数符合线性规律。本文以增广 考虑到空间环境下液体控制燃料极其宝贵，使用载 变量的思想为基础，针对系统中机械臂参数不确定 体位置、姿态均不受控制的空问机器人就非常必要 且载荷参数未知的复杂情况设计了载体姿态与末 【 j 。 但在某些特殊情况下，如为了保持无线 电通 端抓手惯性空问轨迹协调运动的鲁棒 自适应控制 讯联络或太阿_J能帆板持续工作等，就需要使用载体 方案，以使载体姿态及末端抓手稳定地实现期望运 姿态受控的空问机器人系统。此外，由于对载体姿 动。仿真计算证实了上述控制方法的有效性。 态的控制可由太阳能帆板提供电能的反应轮来实 现，不必消耗宝贵的液体控制燃料，所 以研究载体 2 系统动力学方程 位置不受控制情况下空间机器人姿态与末端抓手 考虑佧平面运动、载体位置不受控制的漂浮基 协调运动的控制 问题有重要的实际意义。 空间机器人系统，如图l所示。根据多刚体系统动 当空间机器人载体的位置不受控制时，机械手 力学的Roberson-Wittenburg方法 “，此类空间机 与载体之 问存在强烈的动力学耦合作用，系统服从 器人的系统动力学方程Hj以写为如下形式 动量守恒关系，且系统的动力学方程关于惯性参数 M (口)+h(q，0)0=Io 0 z] (1) 是非线性的。因此，目前广泛使用的基于系统动