论文部分内容阅读
伴随我国在太空探索活动不断增多，空间机器人将扮演非常重要的角色，例如完成建立和维修空间站，以及抓捕、释放、监测、回收卫星等高度复杂任务。而空间机器人在其制造时，不可避免的存在加工、组合装配误差，此外执行任务时燃料的消耗和未知目标的捕获等，这些都会引起其动力学参数变化。但其动力学控制、路径规划和姿态控制等都依赖准确的动力学参数，因此参数辨识是一项关键技术。相比地面机器人，空间机器人所处空间环境复杂特殊。，本文利用空间机器人系统角动量守恒原理建立辨识模型，分别采用最小二乘法和约束遗传算法完成动力学参数辨识。由于辨识离线进行的，辨识中不需要复杂的运算，只需要借助反作用飞轮测量角动量变化值和关节信息。为验证辨识辨识方法准确性，本文选取平面两杆系统为例，对比两种辨识算法，结果基本满足实际需要，而遗传算法很明显优于最小二乘法。另外，本文又结合Newton-Eulerr递推动力学，建立基于关节力矩的参数辨识数学模型，然后对比最小二乘法和高斯-牛顿迭代辨识方法，建立Simulink辨识系统，仿真验证（包含规划、控制、辨识算法和三维模型），辨识的结果表明后者比较理想。在执行复杂和精度高的任务时，空间机器人运动控制、动力学和力控制也至关重要。本文采用机械臂PD、计算力矩和自适应模糊PID控制，并且利用Simulink设计仿真系统，对比三者运动响应和轨迹跟踪，结果表明模糊控制效果优于前两者控制方法。空间机器人在空间执行任务时不可避免的接触外界环境，接触力和力矩是不可忽视的重要的部分，而力控制必不可少。本文研究空间机器人共享柔顺控制，探索力和位置混合控制方式，结合地面试验系统，开展机器人柔顺控制的直线和曲线运动试验，试验顺利完成。