【摘 要】
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随着航天技术的发展和对宇宙空间的开发,空间机器人系统在未来的空间活动中将发挥越来越重要的作用.由卫星本体和搭载在其上的柔性机械臂及其手爪所组成的小型智能飞行机器人
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随着航天技术的发展和对宇宙空间的开发,空间机器人系统在未来的空间活动中将发挥越来越重要的作用.由卫星本体和搭载在其上的柔性机械臂及其手爪所组成的小型智能飞行机器人系统可以取代宇航员完成诸如抓取卫星等简单的舱外作业,已被考虑在未来的空间活动中承担预定的简单任务.与刚性臂相比,虽然柔性臂具有体积小、速度高、较高的负载自重比等很多优点,但是由关节柔性所带来的高度的非线性、强耦合以及时变等特点使得对柔性关节的控制变得异常复杂,因此,寻求合理的非线性控制方法就成为该文所研究的重点.该文将基于微分几何原理的非线性系统的状态反馈精确线性化方法应用到柔性关节的控制中.对于文中所建立的柔性关节的动力学模型,写成仿射非线性系统的形式,然后利用输入输出状态反馈精确线性化方法,通过适当的状态变换和反馈变换,将原系统等价转化为一个线性系统.这样,原非线性系统的输出跟踪问题就转化为该线性系统的输出跟踪问题.接着,对该线性系统采用了滑模控制方法完成了控制律的设计,运用Matlab/Simulink对系统进行仿真可以看出系统输出完成了对期望信号的良好跟踪.在文章的最后,对所设计的控制律进行了实验验证,并对不同的实验结果进行了简单的分析和比较.实验证明,该控制方法在对柔性关节的控制中是可行的.
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