發(fā)布時間：2020-04-16 08:05

【摘要】：隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展,空間探索活動也在持續(xù)深入。然而空間環(huán)境具有微重力、高真空、強(qiáng)輻射等特點(diǎn),這些惡劣的環(huán)境特點(diǎn)增加了空間活動的風(fēng)險(xiǎn),于是空間機(jī)械臂技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并在空間領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。本文以平面單臂漂浮基空間機(jī)械臂系統(tǒng)為研究對象,研究了空間機(jī)械臂運(yùn)動環(huán)境跨尺度的關(guān)節(jié)軌跡跟蹤控制問題,具體內(nèi)容如下:首先,根據(jù)動量守恒定理,推導(dǎo)了無外加干擾情況下空間機(jī)械臂系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合拉格朗日方程建立了系統(tǒng)的動力學(xué)模型。進(jìn)而推導(dǎo)了平面2連桿空間機(jī)械臂系統(tǒng)的動力學(xué)模型,通過仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)的運(yùn)動特性。其次,分析了空間機(jī)械臂系統(tǒng)在實(shí)際空間應(yīng)用時可能存在的不確定因素,設(shè)計(jì)了解決系統(tǒng)不確定性問題的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法。利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線逼近模型中的不確定函數(shù),先后選取模型整體和模型不確定部分作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近函數(shù),采用魯棒項(xiàng)克服逼近誤差的影響。在保證漸近穩(wěn)定的前提下,設(shè)計(jì)自適應(yīng)律實(shí)時調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值,抑制了不確定因素對系統(tǒng)的影響,達(dá)到對關(guān)節(jié)期望軌跡的跟蹤效果。對比仿真結(jié)果可見,僅對模型中的不確定部分進(jìn)行逼近而設(shè)計(jì)的控制器,關(guān)節(jié)角度及關(guān)節(jié)角速度的跟蹤誤差更小,對期望關(guān)節(jié)軌跡的跟蹤精度更高。最后,考慮到空間機(jī)械臂在空間應(yīng)用與地面模擬之間存在運(yùn)動環(huán)境跨尺度變化的情況,推導(dǎo)了地面尺度重力影響下的平面2連桿空間機(jī)械臂系統(tǒng)動力學(xué)模型。利用PD控制簡單分析了地面環(huán)境中重力對跟蹤精度的影響。在適用于空間尺度的基于模型不確定部分逼近的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器中加入重力項(xiàng)補(bǔ)償,引入誤差反饋律進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的抗擾能力,仿真結(jié)果表明基于重力項(xiàng)補(bǔ)償?shù)纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法滿足空間機(jī)械臂運(yùn)動環(huán)境跨尺度變化的控制要求。
【圖文】：

.3空間機(jī)械臂國內(nèi)外研究現(xiàn)狀空間機(jī)械臂可以擴(kuò)展人類完成空間任務(wù)的范圍和能力，既提高了工作的完成質(zhì)節(jié)約了空間活動的項(xiàng)目成本，同時還保障了宇航員工作的安全性[6]。如圖 1.1 和圖示為正在進(jìn)行空間作業(yè)的空間機(jī)械臂。

.3空間機(jī)械臂國內(nèi)外研究現(xiàn)狀空間機(jī)械臂可以擴(kuò)展人類完成空間任務(wù)的范圍和能力，，既提高了工作的完成質(zhì)節(jié)約了空間活動的項(xiàng)目成本，同時還保障了宇航員工作的安全性[6]。如圖 1.1 和圖示為正在進(jìn)行空間作業(yè)的空間機(jī)械臂。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241;TP183

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