雙臂空間機(jī)器人地面氣浮仿真系統(tǒng)的位姿控制.pdf

1、展望我國(guó)在“十二五”期間航天事業(yè)的發(fā)展藍(lán)圖，由于太空環(huán)境復(fù)雜，用空間機(jī)器人來(lái)替代宇航員完成捕捉失效衛(wèi)星、清除衛(wèi)星運(yùn)行軌道的垃圾、維修航天器設(shè)備等任務(wù)將是太空探索的必然趨勢(shì)。在這樣的背景下，本文以雙臂空間機(jī)器人地面氣浮仿真系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)其位姿控制進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，建立了機(jī)械臂不運(yùn)動(dòng)時(shí)氣浮仿真系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型；建立了運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂與氣浮仿真系統(tǒng)本體之間的數(shù)學(xué)模型；建立了噴氣推力

2、器的數(shù)學(xué)模型；建立了單框架控制力矩陀螺（single gimbal control moment gyroscope，SGCMG）動(dòng)力學(xué)模型和SGCMG框架伺服系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。
　　其次，設(shè)計(jì)了基于安排過(guò)渡過(guò)程和順饋補(bǔ)償擾動(dòng)、使用MATLAB優(yōu)化工具箱SRO模塊進(jìn)行優(yōu)化的綜合PID控制方法對(duì)氣浮仿真系統(tǒng)的平動(dòng)進(jìn)行控制，并且用MATLAB/SIMULINK進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果能夠滿足實(shí)際的要求。
　　然后，以噴氣推力器作為姿態(tài)

3、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)氣浮仿真系統(tǒng)進(jìn)行了姿態(tài)控制仿真；以 SGCMG作為姿態(tài)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了基于極點(diǎn)配置的漸近跟蹤控制器對(duì)氣浮仿真系統(tǒng)的姿態(tài)進(jìn)行控制；采用了極點(diǎn)配置的方法對(duì) SGCMG框架伺服系統(tǒng)的框架角進(jìn)行控制，并且進(jìn)行仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　最后，討論了機(jī)械臂對(duì)氣浮仿真系統(tǒng)本體的位置和姿態(tài)擾動(dòng)，提出了一種對(duì)氣浮仿真系統(tǒng)本體沒(méi)有姿態(tài)擾動(dòng)的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)方案，同時(shí)采用了順饋補(bǔ)償?shù)姆椒刂茩C(jī)械臂對(duì)氣浮仿真系統(tǒng)本體產(chǎn)生的位置擾動(dòng)，并