空间机械臂非完整运动规划的遗传算法研究

带空间机械臂航天器系统在无外力矩作用时,系统相对于总质心的动量矩守恒而变为非完整系统。由于非完整约束的不可积性,非完整系统的运动规划与控制比一般系统要困难得多。现利用非完整特性研究了自由漂浮空间机械臂的三维姿态运动控制问题。首先导出带空间机械臂的航天器三维姿态运动数学模型,并将系统的控制问题转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。在运动规划中,根据最优控制原理和优化理论,提出基于遗传算法的最优运动规划数值算法。通过数值仿真,表明该方法对空间机械臂及航天器三维姿态运动的非完整运动规划是有效的。

一类多体系统的非完整运动规划最优控制

研究一类带有非完整约束的多体系统运动规划问题。由于非完整约束的存在,运动规划和控制问题比一般的多体系统要困难得多。讨论了非完整系统的特性及可控性条件,利用无限维优化和控制理论,结合非完整控制系统特性,以系统耗散能量为性能指标,给出一类非完整运动规划的最优数值方法。最后将该方法用于自由漂浮空间双臂机器人,仿真结果实现了该类非完整系统的运动规划。