考虑绳阻尼的绳系并联机器人动力学特性分析 被引量：3

1

作者 彭苗娇 吴惠松 +3 位作者 林麒 周凡桂 柳汀 王晓光 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期304-313,共10页

针对应用于风洞试验模型支撑的绳系并联机器人的设计需求,采用实验和理论建模相结合的方法,研究绳阻尼对绳系并联机器人动力学特性的影响。首先,为了准确地定量描述绳阻尼,设计了一套测量绳阻尼的实验装置,通过实验得到了不同参数下的... 针对应用于风洞试验模型支撑的绳系并联机器人的设计需求,采用实验和理论建模相结合的方法,研究绳阻尼对绳系并联机器人动力学特性的影响。首先,为了准确地定量描述绳阻尼,设计了一套测量绳阻尼的实验装置,通过实验得到了不同参数下的绳阻尼比;其次,考虑了绳阻尼,对绳张力进行建模,并提出了考虑绳阻尼的绳系并联机器人的动力学建模方法;最后,分析了绳阻尼对绳系并联机器人动力学特性的影响。结果表明:绳阻尼对绳系并联机器人动力学响应的影响主要体现在响应幅值上,绳直径越大,绳阻尼对绳系并联机器人动力学响应的减振作用越明显。当绳阻尼系数大于0.6 N·s/m时,不论绳直径粗细如何,绳阻尼对绳系并联机器人动力学特性的影响不能忽略。研究结果可为绳系并联机器人的设计提供理论指导。 展开更多

关键词 绳系并联机器人 绳阻尼 动力学特性 风洞试验 模型支撑

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绳系并联支撑机构的绳迟滞效应及影响实验研究 被引量：1

2

作者 冀洋锋 林麒 +2 位作者 彭苗娇 柳汀 吴惠松 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期212-221,共10页

绳系并联机构因具有结构简单、工作空间大、惯性小等优势,得到了广泛的应用。该文针对支撑绳索中普遍存在的迟滞效应进行了实验研究。首先,分析了某绳系并联机器人(Wire-driven Parallel Robot, WDPR)样机中的绳迟滞曲线的数学模型,并... 绳系并联机构因具有结构简单、工作空间大、惯性小等优势,得到了广泛的应用。该文针对支撑绳索中普遍存在的迟滞效应进行了实验研究。首先,分析了某绳系并联机器人(Wire-driven Parallel Robot, WDPR)样机中的绳迟滞曲线的数学模型,并利用实验数据识别出了模型中的相关参数;其次,通过不同条件下的绳索伸-缩实验,探讨了绳拉力迟滞效应的影响因素;接着,分析了迟滞效应对飞行器模型位姿和气动载荷参数解算的影响情况。最后,以某风洞试验模型支撑绳系并联机器人样机中支撑飞机模型的牵引绳的迟滞现象为例,对绳迟滞效应的影响情况进行了分析。研究结果表明:绳迟滞效应对模型位姿和利用绳拉力解算风洞试验的模型气动载荷都有一定的影响;绳索的材质与迟滞现象关系密切;预紧力对迟滞效应的影响程度具有决定性的作用,当绳预紧力增大到一定程度时,迟滞效应的影响是可以忽略的。 展开更多

关键词 绳系并联机器人 绳迟滞效应 迟滞效应实验 绳索伸-缩实验 迟滞效应影响

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考虑滑轮直径的绳系并联机器人精度分析

3

作者 冀洋锋 林麒 +1 位作者 彭苗娇 吴惠松 《集美大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第6期536-542,共7页

为了分析绳系并联机器人模型样机建立过程中各几何参数对样机精度的影响,在搭建实验样机的基础上,得到机构的几何模型,并进一步建立包含滑轮直径的机构几何模型。通过分析滑轮在样机中的更际使用方式,确定滑轮对绳索长度存在影响,进而... 为了分析绳系并联机器人模型样机建立过程中各几何参数对样机精度的影响,在搭建实验样机的基础上,得到机构的几何模型,并进一步建立包含滑轮直径的机构几何模型。通过分析滑轮在样机中的更际使用方式,确定滑轮对绳索长度存在影响,进而计算滑轮的存在对动平台位置和姿态精度的影响程度。最后,计算出不同的滑轮半径对绳长误差的基本影响,在此基础上分析滑轮半径与绳长的比值和绳长误差的对应关系。在分析结果的基础上,提出绳系并联机器人机构建立的滑轮选用原则,以期为绳系并联机器人的低速风洞试验应用提供理论支撑和技术支持。 展开更多

关键词 绳系并联机器人 样机设计 精度分析 滑轮

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基于绳系并联机器人支撑系统的SDM动导数试验可行性研究 被引量：13

4

作者 冀洋锋 林麒 +2 位作者 胡正红 彭苗娇 王宇奇 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期105-117,共13页

详细给出了在低速风洞中,采用绳系并联机器人(WDPR)支撑模型,用强迫振荡法进行标准动态模型(SDM)动导数试验可行性的研究。试验中将杆式六分量应变天平内置入模型中以测量模型的气动力和气动力矩,建立了适用于绳系并联机器人支撑系统的... 详细给出了在低速风洞中,采用绳系并联机器人(WDPR)支撑模型,用强迫振荡法进行标准动态模型(SDM)动导数试验可行性的研究。试验中将杆式六分量应变天平内置入模型中以测量模型的气动力和气动力矩,建立了适用于绳系并联机器人支撑系统的模型运动控制子系统和数据采集子系统。采用绳拉力作为参考信号,对气动力矩信号与位姿信号进行数据的同步处理,解决了绳系并联机器人支撑系统应用于动导数试验时所测力矩信号与位姿信号之间的相位差确定问题,给出了WDPR支撑下模型动导数的计算方法。整个试验样机置于某开口式低速直流风洞中进行了俯仰、带偏航角的俯仰以及升沉的动导数试验,通过测量和计算得到各动导数。试验结果与参考文献相比较具有合理的一致性。研究结果表明,采用绳系并联机器人支撑模型进行动导数试验是可行的,至少对于SDM是这样的结果;使用一套绳系并联机器人支撑系统,可以完成多套硬式支撑系统才能完成的动导数试验,从而提高试验效率,降低试验成本。 展开更多

关键词 绳系并联机器人支撑 风洞试验 动导数 标准动态模型 内置天平

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在轨服务中空间系绳的应用及发展 被引量：24

5

作者 孟中杰 黄攀峰 +1 位作者 鲁迎波 胡永新 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1134-1145,共12页

针对空间系绳在空间在轨服务中的应用与发展问题,在简述空间系绳传统应用及试验情况的基础上,综述了空间绳系机器人、空间绳网机器人两类新在轨应用方式的研究和发展,主要包括动力学建模、结构设计、相对状态测量、逼近/抓捕控制、拖曳... 针对空间系绳在空间在轨服务中的应用与发展问题,在简述空间系绳传统应用及试验情况的基础上,综述了空间绳系机器人、空间绳网机器人两类新在轨应用方式的研究和发展,主要包括动力学建模、结构设计、相对状态测量、逼近/抓捕控制、拖曳变轨等。最后进一步讨论了空间系绳未来的研究方向。 展开更多

关键词 空间系绳 在轨服务 空间绳系机器人 空间绳网

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空间绳系机器人抓捕非合作目标的质量特性参数辨识 被引量：12

6

作者 张帆 黄攀峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期630-639,共10页

针对空间绳系机器人抓捕非合作目标/空间垃圾后需要对其进行回收/拖曳的精确控制问题,提出了一种利用抓捕后保持阶段的振动特性辨识目标参数的方法。首先,根据质量特性参数辨识的需要,推导了系统的动力学模型。不同于以往将本体卫星和... 针对空间绳系机器人抓捕非合作目标/空间垃圾后需要对其进行回收/拖曳的精确控制问题,提出了一种利用抓捕后保持阶段的振动特性辨识目标参数的方法。首先,根据质量特性参数辨识的需要,推导了系统的动力学模型。不同于以往将本体卫星和被抓捕目标简化为质点的动力学模型,本文针对任意的目标抓捕位置,在考虑重力梯度影响的基础上,利用拉格朗日法获得系统各广义坐标的动力学公式。然后,分析非合作目标和系绳在后抓捕保持阶段的姿态运动。最后,在非合作目标与本体卫星没有任何信息交互的情况下,利用后抓捕阶段目标卫星和系绳特有的振动,并使用具有鲁棒性可遗忘因子的递推最小二乘法,提出了包括转动惯量和质心到任意抓捕点距离在内的质量特性参数辨识算法。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 动力学建模 非合作目标 抓捕后保持阶段 参数辨识

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空间绳系机器人抓捕目标过程协同稳定控制 被引量：11

7

作者 徐秀栋 黄攀峰 孟中杰 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期100-110,共11页

针对空间绳系机器人抓捕无控目标过程中的自身稳定控制问题,提出一种操作机械臂主动阻尼控制与利用空间系绳、反作用轮进行基体姿态稳定控制相结合的协同稳定控制方法.文中首先建立了空间绳系机器人抓捕目标的动力学模型及与目标的接触... 针对空间绳系机器人抓捕无控目标过程中的自身稳定控制问题,提出一种操作机械臂主动阻尼控制与利用空间系绳、反作用轮进行基体姿态稳定控制相结合的协同稳定控制方法.文中首先建立了空间绳系机器人抓捕目标的动力学模型及与目标的接触碰撞模型,分析了抓捕过程中空间绳系机器人及目标的运动状态,在此基础上设计了操作机械臂关节主动阻尼控制律以减小碰撞力对操作机械臂末端的冲击,结合基体姿态的变化设计了滑模姿态稳定控制律,通过空间系绳和反作用轮提供基体所需的滑模姿态控制力矩.在抓捕目标仿真过程中对关节主动阻尼控制方法和所提出的协同稳定控制方法进行比较分析,结果表明,本文提出的抓捕目标协同稳定控制方法能很好地稳定操作机械臂和基体,且空间系绳对基体及目标的扰动影响很小,达到了空间绳系机器人抓捕目标时自身稳定的要求. 展开更多

关键词 空间绳系机器人 主动阻尼控制 协同稳定控制 滑模控制

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空间绳系机器人抓捕后复合体姿态协调控制 被引量：11

8

作者 王东科 黄攀峰 +1 位作者 孟中杰 蔡佳 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1998-2006,共9页

针对空间绳系机器人对目标抓捕后的复合体姿态稳定控制问题进行了研究。首先,对复合体进行动力学建模,并对其动力学特性进行了分析;然后,考虑复合体的特点、空间绳系机器人燃料有限以及自身姿态控制力的限制,分别设计了系绳主动拉力与... 针对空间绳系机器人对目标抓捕后的复合体姿态稳定控制问题进行了研究。首先,对复合体进行动力学建模,并对其动力学特性进行了分析;然后,考虑复合体的特点、空间绳系机器人燃料有限以及自身姿态控制力的限制,分别设计了系绳主动拉力与推力器推力协调控制器和基于滑模变结构的全推力控制器,并设计了其切换条件,利用两种控制器切换对姿态进行稳定控制;最后,利用仿真实验验证了所提方法的正确性。仿真结果表明,系绳拉力和推力器协调控制方法能够实现对姿态的稳定控制,并且有效地节省姿态控制过程中的燃料消耗。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 抓捕后 姿态控制 协调控制 滑模控制

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空间绳系机器人姿态容错控制方法研究 被引量：10

9

作者 徐秀栋 黄攀峰 +1 位作者 孟中杰 马骏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1096-1103,共8页

在精确姿态控制阶段,由于反作用轮的故障,空间绳系机器人会出现姿态控制失稳的问题,为此,提出了一种空间绳系机器人姿态容错控制的新方法。该容错控制方法利用时间延迟控制算法,将前一个周期的控制量引入到当前控制律中,估计并补偿由于... 在精确姿态控制阶段,由于反作用轮的故障,空间绳系机器人会出现姿态控制失稳的问题,为此,提出了一种空间绳系机器人姿态容错控制的新方法。该容错控制方法利用时间延迟控制算法,将前一个周期的控制量引入到当前控制律中,估计并补偿由于反作用轮故障引起的当前控制量变化。在推导该容错控制方法的基础上证明了它的稳定性,从反作用轮无故障和有故障两个方面,对利用时间延迟控制算法与利用PD控制算法的控制律进行了仿真比较。仿真结果表明,利用时间延迟控制方法跟踪目标姿态精度高、鲁棒性强;将时间延迟控制方法用于调整反作用轮故障状态下空间绳系机器人姿态具有较强的稳定性。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 姿态 反作用轮 时间延迟 容错控制

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空间绳系机器人目标抓捕鲁棒自适应控制器设计 被引量：10

10

作者 黄攀峰 胡永新 +2 位作者 王东科 孟中杰 刘正雄 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期538-547,共10页

针对空间绳系机器人(Tethered space robot,TSR)目标抓捕过程中的稳定控制问题,建立空间绳系机器人系统模型,根据阻抗控制原理,设计基于位置的阻抗控制方法;针对空间绳系机器人系统的模型不确定性问题,利用神经网络对不确定性进行估计补... 针对空间绳系机器人(Tethered space robot,TSR)目标抓捕过程中的稳定控制问题,建立空间绳系机器人系统模型,根据阻抗控制原理,设计基于位置的阻抗控制方法;针对空间绳系机器人系统的模型不确定性问题,利用神经网络对不确定性进行估计补偿,设计鲁棒项对空间系绳干扰和神经网络估计误差的影响进行抑制,在此基础上设计空间绳系机器人目标抓捕鲁棒自适应稳定控制器,并进行稳定性证明.最后对设计的控制器进行仿真验证.作为对比,对无鲁棒项自适应的稳定控制器进行仿真.仿真结果表明,设计的基于阻抗控制的鲁棒自适应控制可以实现对空间绳系机器人目标抓捕过程中的稳定控制,与无鲁棒项自适应的稳定控制器仿真结果相比,本文采用的鲁棒自适应控制方法可以有效地对不确定性进行补偿,控制过程中超调量更小,收敛时间更短,并且控制精度更高. 展开更多

关键词 空间绳系机器人 目标捕获 阻抗控制 鲁棒自适应控制

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基于速度增量的空间绳系机器人中距离逼近过程最优轨迹规划 被引量：8

11

作者 徐秀栋 黄攀峰 +1 位作者 孟中杰 王东科 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1531-1539,共9页

针对空间绳系机器人中距离逼近过程最优轨迹规划问题,提出了基于速度增量的多目标逼近轨迹优化方法,优化指标为总速度增量及逼近时间。首先建立逼近过程相对动力学模型及最优逼近轨迹优化模型,然后利用改进型非劣分类遗传算法得到相对... 针对空间绳系机器人中距离逼近过程最优轨迹规划问题,提出了基于速度增量的多目标逼近轨迹优化方法,优化指标为总速度增量及逼近时间。首先建立逼近过程相对动力学模型及最优逼近轨迹优化模型,然后利用改进型非劣分类遗传算法得到相对逼近距离1.5km内逼近轨迹的Pareto最优解。仿真结果表明,该方法可以揭示空间绳系机器人逼近距离1.5km内逼近时间、燃料消耗、相对目标的面内视界角及速度增量次数之间的相互关系,能满足针对不同任务需求提供相应最优轨迹的要求。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 速度增量 轨迹规划 遗传算法 PARETO最优解

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空间绳系机器人逼近目标协调控制方法 被引量：8

12

作者 徐秀栋 黄攀峰 孟中杰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1222-1231,共10页

为了节省空间绳系机器人的末端执行装置在逼近目标卫星过程中推力器所使用的燃料,本文提出一种利用推力器、反作用轮及空间系绳的协调控制方法。首先利用二次型最优控制器(LQR)算法计算出末端执行装置逼近目标所需的理想轨道控制力,然... 为了节省空间绳系机器人的末端执行装置在逼近目标卫星过程中推力器所使用的燃料,本文提出一种利用推力器、反作用轮及空间系绳的协调控制方法。首先利用二次型最优控制器(LQR)算法计算出末端执行装置逼近目标所需的理想轨道控制力,然后利用模拟退火算法将所需轨道控制力优化分配到推力器及空间系绳,同时利用时间延迟算法通过反作用轮补偿空间系绳产生的姿态干扰力矩。仿真结果表明,利用该协调控制方法能显著节省末端执行装置上推力器的燃料消耗,有效抑制空间系绳协调控制力产生的姿态干扰,使末端执行装置保持相对稳定的姿态。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 LQR算法 协调控制 模拟退火 时间延迟

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视觉导引受限下空间绳系机器人最优逼近控制 被引量：7

13

作者 胡永新 黄攀峰 +3 位作者 孟中杰 刘正雄 张夷斋 董刚奇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期415-424,共10页

针对空间绳系机器人对目标逼近过程中单目视觉视线角约束和导航信息不全问题,首先建立空间绳系机器人系统动力学模型。然后考虑抓捕器视线角约束,采用高斯伪谱法对空间绳系机器人逼近任务姿轨轨迹进行一体规划。同时设计无需相对目标距... 针对空间绳系机器人对目标逼近过程中单目视觉视线角约束和导航信息不全问题,首先建立空间绳系机器人系统动力学模型。然后考虑抓捕器视线角约束,采用高斯伪谱法对空间绳系机器人逼近任务姿轨轨迹进行一体规划。同时设计无需相对目标距离的闭环控制器实现对空间绳系机器人最优姿轨轨迹进行跟踪控制。仿真结果表明,该方案能够克服视觉导引受限的影响,实现空间绳系机器人对位姿最优轨迹的精确跟踪。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 目标逼近 高斯伪谱法 最优控制

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空间绳系机器人系统动力学建模与仿真研究 被引量：7

14

作者 胡仄虹 黄攀峰 孟中杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期28-38,共11页

针对经典"珠子"模型在计算精度和求解速度方面的不足,提出了一种基于有限单元法的高精度建模与快速求解方法。首先在考虑系绳非线性应力-应变关系的基础上,利用Hamilton原理和C-W方程推导了系统在轨道坐标系下的动力学模型,... 针对经典"珠子"模型在计算精度和求解速度方面的不足,提出了一种基于有限单元法的高精度建模与快速求解方法。首先在考虑系绳非线性应力-应变关系的基础上,利用Hamilton原理和C-W方程推导了系统在轨道坐标系下的动力学模型,然后使用三阶的一维单元对系绳进行了离散化处理,并给出了一种利用纽马克-β法进行预估,由Newton-Raphson法进行迭代校正的高效时域求解算法,从而实现了对于系统状态的高精度快速求解。仿真结果表明:与经典的"珠子"模型相比,在分段长度相近的情况下,本文的方法不仅求解精度更高,而且计算速度能够提高至少10倍,另外还能够避免仿真过程中张力出现虚假振荡。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 有限单元法 HAMILTON原理 Newton—Raphson迭代

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基于四元数方法的绳系机器人姿态控制 被引量：6

15

作者 徐方暖 王博 +2 位作者 邓子辰 李庆军 魏乙 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第12期1309-1318,共10页

为进一步提升空间绳系机器人在轨服务能力,研究了空间绳系机器人抓捕目标后的复合体姿态控制问题.首先,基于四元数原理,描述了空间绳系机器人在抓捕目标后组成的复合体姿态,建立了空间绳系机器人系统的动力学方程;其次,针对带约束的动... 为进一步提升空间绳系机器人在轨服务能力,研究了空间绳系机器人抓捕目标后的复合体姿态控制问题.首先,基于四元数原理,描述了空间绳系机器人在抓捕目标后组成的复合体姿态,建立了空间绳系机器人系统的动力学方程;其次,针对带约束的动力学控制方程,结合投影技术和Runge-Kutta方法,构造了一种保四元数范数的显式投影方法;最后,通过数值实验,验证了所提出数值方法的有效性,同时分析了采用系绳和推力器同时控制,采用系绳、推力器相互切换控制,以及单独采用推力器进行控制这3种方式对空间绳系机器人抓捕目标后的复合体姿态的控制效果和能量消耗. 展开更多

关键词 空间绳系机器人 四元数 投影Runge-Kutta方法 姿态控制

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空间绳系机器人在轨捕获视景仿真系统设计 被引量：5

16

作者 付国强 黄攀峰 +1 位作者 陈凯 刘正雄 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2009年第12期2513-2515,共3页

针对空间绳系机器人在轨捕获可视化的问题,把绳系机器人的控制系统引入仿真环境,基于Vega平台开发了路径规划运动方式和实时接收数据运动方式相结合的空间绳系机器人在轨捕获仿真系统;利用Pro/Engineer和Creator建立了场景模型,实现了... 针对空间绳系机器人在轨捕获可视化的问题,把绳系机器人的控制系统引入仿真环境,基于Vega平台开发了路径规划运动方式和实时接收数据运动方式相结合的空间绳系机器人在轨捕获仿真系统;利用Pro/Engineer和Creator建立了场景模型,实现了绳系在空间展开和视觉伺服效果的模拟,并对捕获过程进行了实时仿真;仿真结果表明,该系统能够直观显示控制系统的控制效果,能够成功演示空间绳系机器人对目标卫星的捕获,满足实时性要求。 展开更多

关键词 空间机器人 绳系机器人 在轨捕获 视景仿真

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空间绳系机器人超近距视觉伺服控制方法 被引量：5

17

作者 孟中杰 蔡佳 +1 位作者 胡仄虹 黄攀峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期40-46,共7页

针对空间绳系机器人超近距视觉伺服中相对位姿无法测量的问题,在建立机器人视觉系统非线性量测模型的基础上,提出一种基于直线跟踪的混合视觉伺服控制方法,利用帆板支架边缘线图像特征跟踪相对位姿,利用基座具有较大误差的量测信息保证... 针对空间绳系机器人超近距视觉伺服中相对位姿无法测量的问题,在建立机器人视觉系统非线性量测模型的基础上,提出一种基于直线跟踪的混合视觉伺服控制方法,利用帆板支架边缘线图像特征跟踪相对位姿,利用基座具有较大误差的量测信息保证控制系统的稳定性。仿真试验结果表明:在仅能获得帆板支架边缘线图像信息的情况下,设计的超近距逼近控制方法能够保证空间绳系机器人稳定到达目标卫星的帆板支架处,并满足捕获条件。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 控制 视觉伺服 直线跟踪

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空间绳系机器人目标逼近姿态协调控制 被引量：5

18

作者 王东科 黄攀峰 +1 位作者 孟中杰 徐秀栋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期545-553,共9页

针对空间绳系机器人对目标逼近过程中的姿态协调控制问题,设计了一种基于可移动系绳点的姿态协调控制机构,利用系绳实现姿态的协调控制。针对该类型空间绳系机器人,进行动力学建模,并对其动力学特性进行了分析。为了克服利用系绳拉力进... 针对空间绳系机器人对目标逼近过程中的姿态协调控制问题,设计了一种基于可移动系绳点的姿态协调控制机构,利用系绳实现姿态的协调控制。针对该类型空间绳系机器人,进行动力学建模,并对其动力学特性进行了分析。为了克服利用系绳拉力进行姿态协调控制过程中,拉力波动对姿态控制的影响,采用具有较强鲁棒性的滑模变结构方法设计了姿态协调控制器。可移动系绳点的姿态协调控制机构提供空间绳系机器人两个方向的姿态控制力矩,另一个方向的控制力矩通过空间绳系机器人自身提供,从而实现逼近过程中姿态协调控制。仿真结果表明,通过可移动系绳点的姿态协调控制机构,利用系绳拉力可实现空间绳系机器人目标逼近过程中的姿态控制,并且达到节省姿态控制燃料消耗的目的。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 可移动系绳点 姿态控制 协调控制

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利用受限张力的拖曳变轨欠驱动姿态稳定策略 被引量：4

19

作者 王秉亨 孟中杰 黄攀峰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3783-3792,共10页

在空间绳系拖曳变轨中,目标和平台形成一种哑铃型绳系系统,且仅依靠有限的平台推力和系绳张力来抑制系绳的摆动。针对此类输入受限的欠驱动控制问题,提出了一种利用受限张力的姿态稳定策略。首先,推导了组合体姿态动力学模型。然后通过... 在空间绳系拖曳变轨中,目标和平台形成一种哑铃型绳系系统,且仅依靠有限的平台推力和系绳张力来抑制系绳的摆动。针对此类输入受限的欠驱动控制问题,提出了一种利用受限张力的姿态稳定策略。首先,推导了组合体姿态动力学模型。然后通过数值求解姿态平衡方程得出理论面内姿态指令,再采用高斯伪谱法对其优化获得实际指令。最后,基于分层滑模理论设计欠驱动张力控制律,并嵌入抗饱和模块以缓解张力饱和。仿真表明空间平台能在正向有限的张力控制下,平滑地收放系绳使面内角和绳长跟踪实际姿态指令。此外,所提策略对目标体摆动和传感器误差也具有良好的鲁棒性。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 轨道转移 欠驱动姿态稳定 滑模控制 抗饱和

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空间绳系机器人捕获目标后的面内自适应回收方法 被引量：3

20

作者 孟中杰 黄攀峰 王东科 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期4035-4042,共8页

在空间绳系机器人(TSR)捕获目标星后,操作机构与目标星形成质量、惯量和系绳连接点位置等参数未知的组合体,且系绳长度、偏角与组合体姿态严重耦合,控制输入严格受限,回收控制十分困难。针对其回收难题,综合考虑系绳长度、系绳偏角与组... 在空间绳系机器人(TSR)捕获目标星后,操作机构与目标星形成质量、惯量和系绳连接点位置等参数未知的组合体,且系绳长度、偏角与组合体姿态严重耦合,控制输入严格受限,回收控制十分困难。针对其回收难题,综合考虑系绳长度、系绳偏角与组合体姿态,利用拉格朗日法建立了轨道面内的动力学模型,并基于动态逆理论设计了一种自适应抗饱和回收控制方法。首先,在对组合体质量、惯量与系绳连接点进行在线估计的基础上,设计一种自适应动态逆回收控制器;然后,设计辅助变量对控制输入进行补偿,解决控制输入受限问题;最后进行仿真验证。仿真结果表明,在线估计器能够快速有效地估计组合体动力学参数,回收控制系统能够利用受限的控制输入克服抓捕时刻的系绳偏角和组合体姿态扰动,并沿设计的回收轨迹实现稳定有效回收。 展开更多

关键词 空间绳系机器人 动力学模型 回收控制 动态逆控制 自适应控制 抗饱和

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