地面装调的空间机械臂在空间应用时的自适应鲁棒控制

针对空间机械臂在轨操控过程中,重力加速度不同于地面装调阶段的重力加速度,会随着空间位置的改变而变化的问题.本文提出了一种自适应鲁棒控制策略,用于空间机械臂的末端控制,从而使在地面重力条件下装调好的空间机械臂能够在空间微重力条件下实现在轨操控任务.通过分析重力项对空间机械臂轨迹跟踪控制的影响,设计自适应律在线估计重力加速度,从而得到重力项的估计,系统的不确定性通过鲁棒控制器来补偿.基于李雅普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,在地面装调阶段的重力环境下和空间应用阶段的微重力环境下,该控制器对空间机械臂的末端控制均能达到较高的轨迹跟踪精度,具有重要的工程应用价值.

大口径空间相机地面装调时的重力卸载方法

大口径空间相机在地面装调时,结构受重力影响较大,各光学元件间的位置精度会发生变化。如果不对重力进行卸载,各反射镜间支撑结构在轨道空间的微重力环境下发生回弹,改变各元件之间的相对位置,会造成传递函数下降,影响系统成像品质。文章针对某型号三反同轴大口径空间相机,分析了在地面进行光轴水平状态装调时,结构的重力变形对镜头传递函数的影响,计算结果表明反射镜支撑结构的重力变形会造成光学传递函数下降超过20%。针对重力的影响,需要对次镜和三镜所处悬臂端进行卸载。文中设计了五种卸载方案,对各方案分别进行仿真和优化计算,确定了卸载方式和卸载力的大小,并设计了一套卸载装置,在实际装调中根据测试结果对卸载力进行修正。试验结果证明该方法满足系统调试要求,可为其它大口径相机地面装调的重力卸载提供参考。

空间机械臂地面装调与空间应用迭代学习控制

针对空间机械臂系统地面装调和空间应用两阶段的末端轨迹控制问题,提出了采用闭环PD型迭代学习控制算法对空间机器人进行轨迹跟踪控制,从而使在地面重力条件下装调好的空间机械臂能够在空间微重力条件下实现在轨操控任务。建立了空间机械臂在地面装调阶段和空间应用阶段的运动学与动力学模型,给出了控制算法和控制结构,并通过对控制器的收敛性进行分析,给出系统收敛的充分条件。仿真结果表明,采用闭环PD型迭代学习控制算法对轨迹跟踪是有效可行的。

不同重力环境下空间机械臂神经自适应鲁棒控制

针对空间机械臂从地面装调到空间应用过程中重力项的变化问题,提出了一种神经网络自适应鲁棒补偿控制策略用于空间机械臂的末端控制,从而实现在地面重力环境下装调好的空间机械臂在空间微重力环境下实现在轨操控任务。通过神经网络在线建模来逼近系统模型中变化的重力项,逼近误差及系统的不确定性通过自适应鲁棒控制器来补偿。该控制策略不依赖于系统的模型,避免了回归矩阵的复杂计算及未知参数的估计,降低了计算量。基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的渐近稳定性。仿真结果表明该控制器对不同重力环境下空间机械臂的末端控制均能达到较高的控制精度,具有重要的理论研究和工程应用价值。

重力对空间机械臂运动控制的影响

为研究空间机械臂系统在重力条件下的地面装调阶段和微重力条件下的空间应用阶段重力项的变化对其运动控制的影响，以n自由度自由漂浮空间机械臂为研究对象，分别分析了空间机械臂在地面装调重力条件和空间应用微重力条件下的运动特点，建立了系统的运动学模型，同时运用拉格朗日方程推导了系统的动力学模型，并以三自由度自由漂浮空间机械臂为例，分别对其在地面装调阶段和空间应用阶段的动力学特性和轨迹跟踪控制进行仿真研究，仿真结果表明重力项对空间机械臂运动控制的驱动力矩及轨迹跟踪精度均有影响。

考虑重力影响的空间机械臂轨迹跟踪滑模控制

针对空间机械臂由地面装调到空间应用过程中重力环境发生变化的问题,使用滑模控制器对空间机械臂进行控制,通过将配置特殊的非线性结构-fal函数引入趋近律的设计中,提出一种新的基于趋近律的滑模控制方法,并基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的渐近稳定性.仿真结果表明该方法能够很好地完成不同重力环境下机械臂的轨迹跟踪控制任务,并具有较强的鲁棒性.