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1、第21卷 第2期航 空 学 报Vol.21No.22000年 3月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAMar.2000文章编号:100026893(2000)0220150205参数不确定空间机械臂系统的增广自适应控制12陈 力,刘延柱(1.南京航空航天大学理学院,江苏南京 200016)(2.上海交通大学工程力学系,上海 200030)ADAPTIVECONTROLOFSPACE-BASEDMANIPULATORWITHUNCERTAINPARAMETERS12CHENLi,LIUYan2zhu(1.Collegeo
2、fScience,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)(2.DepartmentofEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)摘 要:讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基两杆空间机械臂系统的控制问题,为此对系统的运动学、动力学作了分析。结果表明:结合系统动量守恒及动量矩守恒关系得到的系统广义Jacobi关系、以及系统的动力学方程将为系统惯性参数的非线性函数。证明了借助于增广变量法可
3、以将增广广义Jacobi矩阵以及系统动力学方程表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数。在此基础上,给出了系统参数未知时,空间机械臂末端抓手跟踪惯性空间期望轨迹的增广自适应控制方案。通过仿真运算,证实了方法的有效性。关键词:漂浮基空间机械臂系统;增广法;自适应控制中图分类号:TP241 文献标识码:AAbstract:Thekinematicsanddynamicsofafree2floatingspacemanipulatorsystemareanalyzed,anditisshownthattheJacobianmatrixandthedynami
4、cequationsofthesystemarenonlinearlydependentoninertialparameters.Withtheaugmentationapproach,itisdemonstratedthattheaugmentedgeneralizedJacobianmatrixandthedynamicequationsofthesystemcanbelinearlydependentoninertialparameters.Basedontheresults,anadaptivecontrolschemeforafree2floa
5、tingspacemanipulatorwithuncertaininertialparameterstotrackthedesiredtrajectoryintheworkspaceisproposed,andatwo2linkplanarspacemanipulatorsystemissimulatedtoverifytheproposedcontrolscheme.Theadvantagesoftheadaptivecontrolschemeproposedarethatitneednotmeasuretheposition,velocityand
6、accelerationofthefree2floatingbaseofspacemanipulator,andnortheangleaccelerationofjoints.Keywords:free2floatingspacemanipulatorsystems;augmentationapproach;adaptivecontrol 随着空间技术的发展,机械臂在其中的作用系统为非完整动力学系统,且系统动力学方程中日益重要,利用空间机械臂从事空间站的日常维的惯性参数不符合线性规律。上述情况增加了控修及大型空间站的在轨组装工作,将大大节省费制系统的设
7、计难度,尤其对于系统参数不确定的用。由于在空间环境下系统控制燃料极其宝贵,从情况,地面机械臂中基于惯性参数线性关系的自[3]节省控制燃料、增加空间机械臂的有效使用寿命,适应等控制方法在此难以直接应用。Walker和[4]进而减少发射费用的角度考虑,使用载体位置、姿马保离等讨论了载体位置无控,姿态受控条件[5]态均不受控制的空间机械臂将非常必要。下的自适应控制问题。Gu等对载体位置和姿态由于空间机械臂的载体自由浮动,位置、姿态均无控制情形,提出了自适应控制的标准形式增[6]控制系统在机械臂操作期间处于关闭状态,机械广法。陈力等则改进了增广变量法,给出了空间
8、臂与载体之间存在着强烈的动力学耦合作用,因机械臂末端抓手跟踪惯性空间期望轨迹的变
