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空间机器人控制器开发

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-08-31 09:30:14

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”黑龙江产业振兴区域科技服务团| 张书悦 | 2022-09-13 09:53:42
1.通过载体姿态的自适应控制,将机械臂运动对载体的姿态产生的反作用力作为一种干扰力矩,基于姿态运动的四元数描述方程和后退方法,设计了空间机器人载体姿态的一种自适应跟踪控制算法,当存在未知惯性参数和已知类型的外部干扰时,该算法可以保证载体姿态跟踪期望的时间轨迹。 2.采用位置、速度、电流的闭环控制系统,以及位置环的前馈控制和扰动设计观测器,通过小脑模型神经网络关节控制器,消除转动惯量变化对空间机器人控制器性能的影响。 3.载体姿态可控的空间机器人的手端轨迹跟踪控制,结合后退设计方法和自适应控制理论,利用自适应跟踪控制算法,保证空间机器人的手端跟踪误差渐近趋于零。

此项目与同类产品的竞争优势如下:1.利用自由浮动空间机器人的非完整控制,通过角动量守恒的非完整约束性质,利用机械臂的运动来同时控制载体姿态和机械臂关节角的混合控制算法,该混合控制算法将开环和闭环控制相结合,可以保证除变换奇异点以外的任意给定的期望状态为全局渐近镇定。2.通过载体姿态的四元数方程是线性微分方程,避免了欧拉方程的奇异性,并且用代数运算代替了欧拉角的三角运算,大大减小了计算量;3.通过消除Lyapunov函数导数表达式中的交叉项,从而不需要利用高增益反馈和慢速率参数自适应以保证闭环系统的稳定性,明显改善了控制器的跟踪性能。

随着航天事业的不断发展,空间机器人在人类的空间活动中发挥着越来越重要的作用。空间机器人控制器开发使空间机器人具备天线形状的控制能力,并且控制器参数可以通过编辑界面调整。

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