地面装调的空间机械臂在空间应用时的自适应鲁棒控制

摘要：

【摘要】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.
【关键词】空间机械臂；地面装调；空间应用；微重力环境；自适应鲁棒控制；
【基金】国家高技术研究发展计划(军口“863”计划)资助项目

引言：

【引言】随着空间探索的不断深入, 空间机械臂在未来的空间活动中将扮演越来越重要的角色, 吸引了国内外众多学者的关注. 目前绝大多数的研究是集中在空间机械臂的建模和运动行为控制问题上, 然而空间机械臂在地面进行装配和调试时重力无处不在, 在轨操控过程中却处于微重力状态, 由于重力环境的差异, 在地面设计、加工、装配、调试好的空间机械臂在轨操控过程中的受力状态、运动行为都将受到新的考验. 因此在地面装调好的机械臂在空间能否应用以及如何在地面进行模拟是急待解决的关键问题, 具有重要的理论研究和工程应用价值.

作者：

刘福才；高娟娟；王芳

作者单位：

燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室；