航空学报
航空學報
항공학보
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
2013年
11期
2635-2644
,共10页
胡仄虹%黄攀峰%孟中杰%马骏
鬍庂虹%黃攀峰%孟中傑%馬駿
호측홍%황반봉%맹중걸%마준
空间绳系%位姿一体化控制%最优控制%Hamilton原理%hp自适应伪谱算法%PD控制器
空間繩繫%位姿一體化控製%最優控製%Hamilton原理%hp自適應偽譜算法%PD控製器
공간승계%위자일체화공제%최우공제%Hamilton원리%hp자괄응위보산법%PD공제기
space tethers%integrated pose control%optimal control%Hamilton principle%hp-adaptive pseudospectral method%PD controller
逼近过程的协调控制一直是空间绳系机器人系统研究的重点,为了弥补传统方法在控制精度和工质消耗等方面的不足,首先,基于Hamilton原理建立了一种考虑系绳分布质量和作用在系绳上分布力的新型位姿耦合动力学模型;然后,使用hp自适应伪谱算法求解了逼近过程中最省工质的轨迹和与之对应的理想输入;最后,通过PD控制器对系统真实状态进行调节使其跟踪上规划的理想轨迹,从而实现了对空间绳系机器人系统位置和姿态的闭环一体化控制.仿真结果表明:在存在0.1m初始长度偏差和5°初始角度偏差的情况下,设计的控制系统能够实现对空间绳系机器人逼近过程的有效控制;与传统模型相比,新型位姿耦合模型能够显著提高系统的控制精度;与位姿分离控制方式相比,一体化控制方式不仅能够避免产生过大的姿态扰动力矩,而且能够大幅减少系统的工质消耗.
逼近過程的協調控製一直是空間繩繫機器人繫統研究的重點,為瞭瀰補傳統方法在控製精度和工質消耗等方麵的不足,首先,基于Hamilton原理建立瞭一種攷慮繫繩分佈質量和作用在繫繩上分佈力的新型位姿耦閤動力學模型;然後,使用hp自適應偽譜算法求解瞭逼近過程中最省工質的軌跡和與之對應的理想輸入;最後,通過PD控製器對繫統真實狀態進行調節使其跟蹤上規劃的理想軌跡,從而實現瞭對空間繩繫機器人繫統位置和姿態的閉環一體化控製.倣真結果錶明:在存在0.1m初始長度偏差和5°初始角度偏差的情況下,設計的控製繫統能夠實現對空間繩繫機器人逼近過程的有效控製;與傳統模型相比,新型位姿耦閤模型能夠顯著提高繫統的控製精度;與位姿分離控製方式相比,一體化控製方式不僅能夠避免產生過大的姿態擾動力矩,而且能夠大幅減少繫統的工質消耗.
핍근과정적협조공제일직시공간승계궤기인계통연구적중점,위료미보전통방법재공제정도화공질소모등방면적불족,수선,기우Hamilton원리건립료일충고필계승분포질량화작용재계승상분포력적신형위자우합동역학모형;연후,사용hp자괄응위보산법구해료핍근과정중최성공질적궤적화여지대응적이상수입;최후,통과PD공제기대계통진실상태진행조절사기근종상규화적이상궤적,종이실현료대공간승계궤기인계통위치화자태적폐배일체화공제.방진결과표명:재존재0.1m초시장도편차화5°초시각도편차적정황하,설계적공제계통능구실현대공간승계궤기인핍근과정적유효공제;여전통모형상비,신형위자우합모형능구현저제고계통적공제정도;여위자분리공제방식상비,일체화공제방식불부능구피면산생과대적자태우동력구,이차능구대폭감소계통적공질소모.
