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摘要
空间机器人在捕获卫星操作过程中会发生剧烈碰撞,若不对其脆弱的关节进行保护,则可能造成空间机器人的损坏.为此在空间机器人关节电机与机械臂之间加入一种弹簧阻尼机构,该机构不仅可以在碰撞过程中缓冲、吸收冲击能量,而且可以通过设计与之配合的柔顺策略实现混合体系统的镇定控制.首先,针对捕获前的双臂空间机器人开环系统与目标卫星系统,分别利用Lagrange法与Newton-Euler法建立分体系统动力学模型;结合动量定理、速度约束、闭链几何约束及牛顿第三定律,导出捕获后的闭链混合体系统动力学模型,并计算冲击效应与碰撞力;然后,针对混合体系统的控制问题,提出一种配合弹簧阻尼机构的积分终端滑模控制方案,通过灰狼优化算法对滑模控制器的参数进行优化,实现混合体系统快速、稳定的镇定控制;最后,利用Lyapunov定理证明系统的稳定性,并通过数值仿真验证缓冲机构的抗冲击性能与柔顺策略的有效性.
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单位福州大学; 自动化学院
