基于标称计算力矩控制器的双臂空间机器人惯性空间轨迹跟踪的模糊自适应补偿控制

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1、第27卷第11期Vol.27No.11工程力学2010年11月Nov.2010ENGINEERINGMECHANICS221文章编号：1000-4750(2010)11-0221-08基于标称计算力矩控制器的双臂空间机器人惯性空间轨迹跟踪的模糊自适应补偿控制*梁捷，陈力(福州大学机械工程学院，福州350002)摘要：讨论了载体姿态受控、位置不受控制情况下，漂浮基双臂空间机器人载体姿态与末端爪手惯性空间轨迹协调运动的控制问题。利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系，分析、建立了漂浮基双臂空间机器人系统完全能控形式的系统

2、动力学方程及运动Jacobi关系。以此为基础，针对双臂空间机器人两个末端爪手所持载荷参数未知的情况，设计了一种基于标称计算力矩控制器附加模糊自适应补偿控制器的复合控制方案；即通过模糊自适应补偿控制器来弥补系统参数未知对标称计算力矩控制器控制精度的影响，以确保存在未知系统参数情况下整个闭环控制系统的渐近稳定性。该文提出的控制方案能够有效地克服系统未知参数的影响，控制漂浮基双臂空间机器人载体姿态与末端爪手协调地完成惯性空间的期望轨迹运动，并具有不需要测量和反馈双臂空间机器人载体的位置、移动速度、移动加速度，同时也不要求系

3、统动力学方程关于系统惯性参数呈线性函数关系的显著优点。通过系统数值仿真证实了方法的有效性。关键词：漂浮基双臂空间机器人；非线性系统；惯性空间；标称计算力矩控制；模糊自适应补偿控制中图分类号：TP241文献标识码：AFUZZYLOGICADAPTIVECOMPENSATIONCONTROLFORDUAL-ARMSPACEROBOTBASEDONCOMPUTEDTORQUECONTROLLERTOTRACKDESIREDTRAJECTORYININERTIASPACE*LIANGJie,CHENLi(CollegeofM

4、echanicalEngineering,FuzhouUniversity,Fuzhou350002,China)Abstract:Thispaperdiscussescontrolproblemofdual-armsspace-basedrobotsystemwithunknownpayloadparameterstotrackdesiredtrajectoryininertialspace,whentheattitudeofbaseiscontrolledanditslocationisuncontrolled.

5、ReferringtotheprincipleoflinearmomentumconversationandtheLagrangeapproach,thefull-controlleddynamicequationandtheJacobianrelationofspace-basedrobotsystemwithdual-armsareestablished.Then,foraspace-basedrobotsystemwhosedual-armssystemhasunknownpayloadparameters,a

6、compositecontrolschemeisdesignedonthebaseofacomputedtorquecontrollerandafuzzycompensatortotrackdesiredtrajectoriesininertialspace,i.e.,balancingtheeffectofsystemunknownpayloadparametersoncomputedtorquecontrollerwithfuzzyadaptivecompensator,inordertoensurethewho

7、leclosed-loopcontrolsystemasymptoticstabilitywiththeexistenceofunknownpayloadparameters.Thementionedcontrolschemecaneffectivelyovercometheeffectofsystemunknownpayloadparametersandcontrolboththebaseattitudeandtheend-effectorofdual-armsspace-basedrobot,sototrackt

8、hedesiredtrajectoryininertiaspace.Theadvantagesareobvious:neitherthementionedcontrolalgorithmneedstomeasureandfeedbacktheposition,velocityandaccelerationofthefloatingbase,no