自由浮动空间柔性机械臂在轨操作刚性载荷的组合控制

针对自由浮动空间柔性机械臂,讨论了在笛卡尔坐标系中机械臂对刚性载荷的轨迹跟踪控制和连杆柔性振动主动控制问题。基于拉格朗日法、假设模态法和系统动量守恒定律,推导了一种自由浮动空间柔性机械臂在轨操作刚性载荷的动力学方程。在此基础上,采用奇异摄动法将系统分解为慢变和快变两种尺度时标的子系统,设计模糊终端滑模控制器和Backstepping控制器分别对两个子系统进行控制,由此得到的组合控制使得机械臂按期望轨迹对刚性载荷进行精确在轨操作,同时抑制了柔性连杆的弹性振动。通过数字仿真验证了上述方法的有效性。

基于样本错误匹配改进的图像修复算法

Criminisi算法对于含有复杂的纹理结构信息的图像,修复时会出现优先权不合理与匹配块匹配错误的情况。为此提出多样本块匹配的方法。对于优先权,为了使结构信息更先修复,把结构项改进为块结构稀疏度和邻域像素差异度的数值和。对于匹配块匹配不合理的情况,先使用块内距离与块间距离设定阈值,如果破损块与样本块之间的块间距离或者块内距离大于阈值,则用多块匹配的方法恢复当前破损块;否则,用传统的Criminisi图像修复算法修复。结果表明,使用此方法修复结果较好,符合人类视觉原理。

自由浮动空间柔性机械臂轨迹跟踪与振动抑制

针对带有效载荷的3连杆全柔性空间机械臂,讨论了对有效载荷运动轨迹跟踪的快速终端滑模控制和连杆柔性振动主动控制问题.基于假设模态法、拉格朗日法和系统动量守恒对柔性连杆进行近似描述,忽略高阶弹性振动模态,推导了一种自由浮动空间柔性机械臂操作刚性有效载荷的动力学模型.在此基础上,采用奇异摄动法将系统模型分解为慢变和快变2个子系统,对二者分别采用快速终端滑模变结构控制和非线性PD(proportional derivative)控制,由此得到的组合控制使得系统精确跟踪有效载荷的期望轨迹,同时抑制了柔性连杆的弹性振动.数值仿真验证了方法的有效性.

自由浮动空间柔性冗余度机械臂姿态稳定控制

讨论了自由浮动柔性冗余度空间机械臂的姿态稳定控制问题.采用假设模态法对柔性连杆的变形进行近似描述,忽略高阶弹性振动模态,然后利用拉格朗日法建立空间柔性冗余度机械臂系统的动力学模型.在此模型基础上利用奇异摄动法把系统分解为快慢2个子系统,设计慢变子系统的模糊滑模控制器,以保证轨迹误差的渐近跟踪.对快变子系统则采用最优控制对其进行弹性抑振控制,从而实现末端姿态的稳定控制,并通过数值仿真验证了该方法的有效性.