考虑执行器最优分配的空间站舱内机器人位姿耦合控制

针对空间站舱内机器人考虑执行器最优分配的位姿耦合控制问题,研究了基于风扇驱动的最优布局方式与执行器最优分配算法。首先,基于对偶四元数建立舱内机器人与空间站的相对位置与姿态耦合动力学模型。然后,优选出一组具有均衡控制能力的最优布局方案,并建立了相应的执行器模型。在此基础上,设计了考虑执行器最优分配的位姿耦合控制器,并通过Lyapunov稳定性理论给出了系统渐近稳定的数学证明,其中执行器采用罚函数法对实际的物理模型进行力和力矩的分配优化。最后,通过仿真对比发现考虑执行器最优分配位姿耦合控制器可明显降低舱内机器人的控制能耗,验证了该方法的有效性。