空间机械臂刚柔耦合动力学模拟及小波基模糊神经网络控制

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1、第21卷第3期2015年5月载人航天MannedSpaceflightV01．21No．3May2015·基础研究·空问机械臂刚柔耦合动力学模拟及小波基模糊神经网络控制梁捷1’2一，陈力1，梁频1’2(1．福州大学机械工程及自动化学院，福州350108；2．中国空气动力研究与发展中心，绵阳621000；3．电子科技大学航空航天学院，成都611731)摘要：研究了关节和杆件双重柔性影响下空间机械臂系统的动力学模拟．运动控制算法设计和臂杆、关节双重柔性振动的主动抑制问题。利用线动量、角动量守恒关系．并基于拉格朗日方程、线性扭转弹簧及假设模态法建立系

2、统动力学模型。为解决传统奇异摄动法应用受关节柔性限制问题，引入了一种关节柔性补偿控制器，以适"-3提高系统关节的等效刚度；并基于奇异摄动理论，将系统分解成独立时间尺度的柔性臂子系统和电机力矩动力子系统．借助小波基模糊神经网络的优良特性，将轨迹跟踪的角度误差及角速度误差输入到网络中，通过一阶梯度寻优算法来优化整个网络，降低柔性振动的影响，以达到高精度控制的要求的。计算机数值仿真对比试验证实了该方法的可靠性和有效性。关键词：漂浮基空间机械臂系统；柔性关节；柔性臂；动力学模拟；关节柔性补偿器；小波基模糊神经网络：一阶梯度寻优算法中图分类号：TP241

3、文献标识码：A文章编号：1674．5825(2015)03-0286-09TheRigid-FlexibleCouplingDynamicsSimulationandWaveletBasedFuzzyNeuralNetworkControlforSpaceManipulatorLIANGJiel，2一，CHENLil，LIANGPin2(1．DepartmentofMechanicalEngineeringandAutomation，FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China；2．ChinaAerodynamicsR

4、esearchandDevelopmentCenter，Mianyang621000，China；3．SchoolofAstronautics&Aemnaattic，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，(]aendu611731，China)Abstract：Thedynamicssimulationofflexiblejointsandflexiblearlnspacerobotsystem，motioncontrolalgorithmdesignandhierarchicalp

5、ointsorderactiveinhibitionproblemofarmandjointsdoubleflexiblevibrationthatallunderthesituationofparameteruncertainwerediscussedinthispaper．Withthecon—servationrelationshipoflinearandangularmomentum，asystemdynamicsmodelwasestablishedbyLa—grangeequations，lineartorsionspringand

6、hypothesismodalmethod．Tosolvetheproblemthatthe印-plicationoftraditionalsingularperturbationapproachWaslimitedbyjointflexibility，ajointflexibilitycompensationcontrollerWasintroduced，whichcouldproperlyenhancetheequivalentstiffnessofjoints．Then，basedonsingularperturbationtheory，

7、thewholesystemwasresolvedintoflexiblearmsubsystemandmotormomentpowersubsystemonthebasisofjointflexiblecompensationcontrollerandsingularperturbationtechnology．Takingadvantageoftheexcellentcharactersofthewaveletfuzzyneuralnet-work，theauthorsinputthetrajectorytrackingangleerror

8、andangularvelocityerrortothenetwork，tooptimizethewholenetworkbyagradientopt