变重力环境下双臂空间机器人自适应模糊控制.pdf

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1、第33卷第5期计算机仿真2016年5月文章编号：1006—9348(2016)05—0308—07变重力环境下双臂空间机器人自适应模糊控制庞哲楠，张国良，陈志侃，羊帆(第二炮兵工程大学，陕西西安710025)摘要：针对空间机器人从地面装调到空间应用过程中重力项的变化导致机械臂控制方法失效的问题，提出一种鲁棒自适应模糊控制方法，以实现双臂空间机器人关节空间轨迹跟踪任务。上述控制方法一方面利用模糊系统的万能逼近特性。对系统的变化的重力项进行在线逼近，弥补了系统参数未知对控制稳定性的影响，避免了回归矩阵的复杂计算并提高了计算效率；另一方面通过鲁棒自适应控

2、制器来补偿重力项的逼近误差，保证了关节控制的精度。对比该控制器与PD控制器的仿真结果，表明所提方法能够实现双臂空间机器人系统在不同重力环境下，对关节空间期望轨迹的精确跟踪，为机器人控制研究提供了参考。关键词：重力环境变化；鲁棒自适应模糊控制；双臂空间机器人；万能逼近特性中圈分类号：TP242文献标识码：BAdaptiveFuzzyControlforDual-ArmSpaceRobotSystemunderVariationsofGravityPANGZhe-nan，ZHANGGuo-liang，CHENZhi-kan，YANGFan(TheSec

3、ondArtilleryEngineeringUniversity，Xi’anShanxi710025，China)ABSTRACT：Duetothechangeofgravityitemsfromgroundalignmentundergravityenvironmenttospaceappliea-tionsundermicrogravityenvironment，theroutinecontrolmethodofmanipulatorlosesefficacy．Arobustadaptivefuzzycontrolmethodispropos

4、edtosolvejointcontrolforspacerobot．Ononehand，thecontrolmethodapproachesthegravityitemsofsystemmodelonlinebyuniversalapproximationof乜zysystems，whichdoesnotdependonthemodel，avoidsthecomplexcalculationsoftheregressionmatrixandtheestimationofunknownparameterandim-provescalculation

5、efficiency．Ontheotherhand，approacherrorsandsystemuncertaintiesCanbecompensatedbyU-singanadaptiverobustcontroller，whichimprovesjointcontrolaccuracy．ThiscontrolmethodCantrackthedesire!trajectoryinjointspacefordual—armsspacerobotsystemundervariedgravityenvironmentsincomparisontoP

6、Dcon-trol，andhasvaluefortheoreticalresearch．KEYWORDS：Variationsofgravity；Robustadaptivefuzzycontrol；Dual-armspacerobot；Universalapproximationproperty1引言随着空间技术的迅猛发展，在未来的空间活动中，空间机器人将发挥越来越重要的作用，各国在空间机器人在轨应用方面都做了大量研究¨。J。空间机器人主要由基座以及安装在基座上的机械臂组成，基座可以在惯性空间内自由地移动和旋转，具有强非线性和强耦合性。双臂空间机

7、器人系统，较单臂空间机器人系统，具有承载能力大、抓取载荷稳、定位精度高等诸多优势。目前，对于空间机器人的大部分研究仅针对空间应用阶段，即自由漂浮状态下的情况，其前提条件是不考虑重力作用的影响。文献[4]设计了一种自由漂收稿13期：2015—07—12修回13期：2015—08—12·-———308—--——浮空间机器人的鲁棒轨迹控制方法，该方法不需已知机械臂的参数；文献[5]针对空间机械臂在轨操作的末端控制，提出了一种自适应神经网络控制方法，并证明了系统李亚普诺夫意义下的渐近稳定性；文献[6]针对任务空间内自由漂浮机器人提出了一种智能控制方法，不需

8、精确知道控制器模型；文献[7]针对空间机器人在目标捕获过程中因本体运动和环境影响而导致基座运动的问题，提出了一种针对自由漂