空間七自由度冗余機械臂動力學建模與控制研究.pdf

1、空間冗余構型機械臂的動力學與控制存在著其特殊性。七自由機械臂的動力學算法一般計算量大，且其控制中存在“自運動”問題。針對上述問題，本文主要研究內(nèi)容包括：基于鉸接體算法的空間機械臂正向動力學，冗余機械臂位置控制，基于增強混合阻抗控制的空間冗余機械臂力控制研究。
　　本文首先對空間機械臂動力學建模進行綜述，確定了本文動力學建模研究的思路；其次，由機械臂控制的綜述確定了冗余機械臂控制的技術路線。
　　為了克服空間機械臂正向動力學算

2、法計算量大等缺點，本文研究了基于空間矢量描述的鉸接體算法建立的空間機械臂的動力學模型，為了檢驗算法的正確性，本文在SimMechanics中建立空間機械臂的模型，二者仿真結果對比表明，該算法可以實時地計算空間機械臂運動情況，且該算法計算量小、計算效率高。
　　為了有效的進行冗余機械臂位置控制，本文采用基于運動學的構型控制策略，選擇臂角為構型控制中的運動學函數(shù)，以此參數(shù)化其“自運動”。為了檢驗算法的正確性，本文建立了空間七自由度機械

3、臂的數(shù)值仿真系統(tǒng)，仿真結果表明，基于該算法可以有效控制冗余機械臂的運動。
　　為了克服自由飛行空間機器人傳統(tǒng)控制中能量消耗較多的缺點，本文反饋預估的機械臂對基座的擾動力至基座姿態(tài)控制系統(tǒng)中，進而達到協(xié)調(diào)控制的目的。在協(xié)調(diào)控制數(shù)值仿真系統(tǒng)中仿真驗證了協(xié)調(diào)控制可以有效的減小能量消耗。
　　為了克服基于傳統(tǒng)阻抗控制無法進行精確的力控制，本文針對冗余機械臂采用結合構型控制以及混合阻抗控制的增強混合阻抗控制。在該控制策略中，采用基于加