国家自然科学基金(11072061)
- 作品数：30 被引量：104H指数：6
- 相关作者：陈力梁捷李茂涛元波刘宗源更多>>
- 相关机构：福州大学江西理工大学中国空气动力研究与发展中心更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金福建省自然科学基金博士科研启动基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术航空宇航科学技术理学更多>>
- 全柔性空间机器人运动振动一体化输入受限重复学习控制被引量：14
- 2020年
- 探究基座、臂、关节全柔性影响下空间机器人动力学模拟、运动控制及基座、臂、关节三重柔性振动主动抑制的问题,设计了不基于系统模型信息的运动振动一体化输入受限重复学习控制算法.将柔性基座与关节等效为线性弹簧与扭转弹簧,柔性臂视为欧拉-伯努利梁模型,利用拉格朗日方程与假设模态法建立动力学模型,然后,用奇异摄动理论将模型分解为包含刚性变量与臂柔性振动的慢变子系统,包含基座、关节柔性振动的快变子系统,并分别设计相应的子控制器,构成了带关节柔性补偿的一体化控制算法.针对慢变子系统,提出输入受限重复学习控制算法,由双曲正切函数,饱和函数与重复学习项构成,双曲正切函数与饱和函数实现输入力矩受限要求,重复学习项补偿周期性系统误差,以完成对基座姿态、关节铰周期轨迹的渐进稳定追踪.然而,为了同时抑制慢变子系统臂的柔性振动,运用虚拟力的概念,构造同时反映臂柔性振动与系统刚性运动的混合轨迹,提出了基于虚拟力概念的输入受限重复学习控制器,保证基座、关节轨迹精确追踪的同时,对臂的柔性振动主动抑制.针对快变子系统,采用线性二次最优控制算法抑制基座与关节的柔性振动.仿真结果表明:控制器适用于一般柔性非线性系统,满足输入力矩受限要求,实现对周期信号的高精度追踪,有效抑制基座、臂、关节的柔性振动,证实算法的可行性.
- 付晓东陈力
- 关键词：柔性臂柔性关节空间机器人重复学习控制
- 驱动力矩受限下双臂空间机器人轨迹跟踪控制被引量：2
- 2014年
- 讨论基座姿态、位置均不控的自由漂浮双臂空间机器人在关节驱动力矩受限下其关节协调运动的控制问题.运用拉格朗日第二类方程并耦合动量守恒关系建立动力学方程.尔后,设计了基于饱和函数的控制方案,该方案引入具有饱和特性的双曲正切函数来控制关节力矩幅值.最后,根据奇异扰动系统稳定性理论将系统分为降阶系统和边界层系统,分别利用李雅普诺夫函数证明其在原点呈指数稳定.数值仿真进一步表明该方案的有效性和优越性.
- 李茂涛陈力
- 关键词：双臂空间机器人
- 基座弹性影响下双柔杆空间机器人的有限时间控制
- 1引言空间机器人能够辅助宇航员完成各种太空舱外活动。它的使用可以大幅度降低人类探索太空的风险和成本,因此相关问题受到诸多关注。随着控制精度的提高,各类柔性问题引起重视。臂杆带有柔性的空间机器人具有轻质、长臂、重载等特点,...
- 黄小琴陈力
- 文献传递
- 姿态受控柔性臂空间机器人的自适应神经网络容错控制及残振抑制被引量：6
- 2020年
- 针对执行器发生部分失效故障的漂浮基姿态受控柔性臂空间机器人系统,研究了执行器故障的容错控制及柔性臂杆残余振动的主动抑制。结合假设模态法、线动量守恒定理和第二类拉格朗日方程建立了系统的动力学微分方程。基于奇异摄动理论将系统分解为一个表征载体姿态与关节轨迹跟踪的慢变子系统和一个表征柔性臂杆残余振动的快变子系统;据此设计了由慢变子系统的自适应神经网络容错控制器与快变子系统的线性二次型最优调节器组成的复合控制器;其中,慢变子系统的容错控制器使得系统对执行器故障不敏感,保证了跟踪误差的渐进收敛;快变子系统的最优调节器可以有效地抑制柔性臂杆引起的残余振动,减少能量损耗。对比数值仿真校验了理论推导的正确性与复合控制策略的可行性。
- 雷荣华陈力
- 关键词：柔性臂空间机器人容错控制
- 空间机器人捕获卫星操作基于柔顺装置的无源模糊避撞柔顺控制被引量：1
- 2020年
- 讨论了漂浮基空间机器人在轨捕获非合作卫星过程避免关节受冲击及过载破坏的避撞柔顺控制问题。在关节电机与机械臂之间配置了一种柔顺装置——旋转型串联弹性执行器(RSEA),其作用一是在捕获阶段,通过其内置弹簧的变形来缓冲捕获过程中被捕获卫星对空间机器人关节产生的冲击能量;二是在捕获完成后的镇定运动阶段,结合所设计的避撞柔顺策略来适时开关关节电机以保证关节冲击力矩受限在安全范围。首先,根据拉格朗日法及牛顿-欧拉法分别建立了含柔顺装置空间机器人与目标卫星系统的动力学方程;之后,结合整个系统动量守恒关系、系统运动几何及位置约束关系,建立了捕获操作后两者形成混合体系统的动力学方程。在此基础上,针对捕获操作后不稳定的混合体系统,提出了一种基于无源性理论的避撞柔顺模糊控制方案以实现其镇定控制。最后,通过仿真实验验证了所提避撞柔顺策略的有效性。
- 艾海平陈力
- 关键词：漂浮基空间机器人
- 边界层厚度可变的柔性关节空间机器人两级滑模控制被引量：3
- 2019年
- 针对空间机器人关节的快速跟踪控制问题,提出一种边界层厚度可变的两级滑模控制方法.首先对研究对象建模,运用拉格朗日法推导出系统的动力学方程.考虑其刚柔混合特性,结合奇异摄动理论,将系统分解为快、慢变两个子系统,对快变子系统设计了速度差值反馈控制方法,对慢变子系统设计了两级滑模控制方法,并引入边界层厚度可变的饱和函数来解决系统的振荡问题.最后利用数值仿真进行了验证.
- 杨淼陈力
- 关键词：柔性关节空间机器人
- 配置柔顺机构空间机器人双臂捕获卫星操作力学模拟及基于神经网络的全阶滑模避撞柔顺控制被引量：24
- 2019年
- 讨论了空间机器人双臂捕获卫星操作过程避免关节冲击破坏的避撞柔顺控制问题.为此在关节电机与机械臂之间设计了一种旋转型串联弹性执行器(rotatory series elastic actuator, RSEA)--柔顺机构,其作用在于:(1)通过其内置弹簧的拉伸或压缩变形来吸收捕获操作过程中被捕获卫星对空间机器人关节产生的冲击能量;(2)可以利用合理设计的与之配合的避撞柔顺控制策略来保证关节冲击力矩受限在安全范围.首先,利用第二类Lagrange方程分别建立了捕获操作前含柔顺机构双臂空间机器人的开环分系统动力学模型与目标卫星的分系统动力学模型;之后,基于系统动量守恒关系、闭链系统位置与速度几何约束关系,获得了捕获操作后空间机器人与被捕获卫星闭链混合体系统综合动力学方程;最后,基于RBF神经网络提出了一种捕获操作后两者混合体系统镇定运动的全阶终端滑模避撞柔顺控制方案.所提方案结合柔顺机构在有效吸收、缓冲被捕获卫星冲击能量的同时,还在冲击能量过大时适时开、关空间机器人关节驱动器,以避免关节驱动器过载、破坏;此外,还通过最小权值范数法分配了机械臂各关节力矩,以保证双臂协调操作. Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性,系统计算机数值仿真也验证了上述避撞柔顺控制策略的有效性.
- 朱安陈力
- 关键词：柔顺机构空间机器人
- 漂浮基空间机械臂基于扩张状态观测器的模糊自抗扰控制
- 随着航天事业的迅猛发展,人类对太空探测的深度与广度也得到了里程碑式的发展。而空间机器人能够适应太空中复杂的工况环境,其在一些高危性、高重复性的工作项目中的突出表现,为航空航天事业的发展奠定了基础,也必将在人类对太空的不断...
- 杜欣陈力
- 漂浮基空间机械臂抗死区与摩擦的动态面控制被引量：3
- 2018年
- 针对存在关节力矩输出死区、摩擦与外部干扰的漂浮基空间机械臂系统,提出一种基于高斯模糊基的自适应动态面控制,使两关节铰能够跟踪期望运动轨迹.利用摩擦双观测器估计不可测的内部摩擦状态;设计动态面避免反演法带来的计算膨胀问题,简化计算;应用模糊逻辑函数逼近包含死区误差与外部干扰在内的动力学不确定项,并采用自适应律调整高斯基权值矩阵和LuGre摩擦参数.李雅普诺夫理论证明系统半全局最终一致有界.仿真结果为两关节铰的轨迹跟踪误差在仿真2 s之后均小于0.2°,表明控制方法有效.
- 黄小琴陈力
- 关键词：漂浮基空间机械臂动态面控制模糊控制
- 高超声速飞行器再入段控制律设计
- 高超声速飞行器一般是指当地马赫数大于5的飞行器,它对军事领域及航空航天领域有着巨大的影响,已被国内外学者广泛关注。通常将高超声速飞行器的飞行分成六个阶段:上升段、在轨段、过渡段、再入段、末端能量管理段及着陆段。其中,再入...
- 梁捷； 陈力； 梁频；
- 关键词：高超声速飞行器地球自转滑模
- 文献传递
