雙臂空間機器人地面氣浮仿真系統(tǒng)的位姿控制.pdf

1、展望我國在“十二五”期間航天事業(yè)的發(fā)展藍圖，由于太空環(huán)境復雜，用空間機器人來替代宇航員完成捕捉失效衛(wèi)星、清除衛(wèi)星運行軌道的垃圾、維修航天器設備等任務將是太空探索的必然趨勢。在這樣的背景下，本文以雙臂空間機器人地面氣浮仿真系統(tǒng)為研究對象，對其位姿控制進行了相關研究。
　　本文的主要工作包括以下幾個方面：
　　首先，建立了機械臂不運動時氣浮仿真系統(tǒng)的運動數學模型；建立了運動的機械臂與氣浮仿真系統(tǒng)本體之間的數學模型；建立了噴氣推力

2、器的數學模型；建立了單框架控制力矩陀螺（single gimbal control moment gyroscope，SGCMG）動力學模型和SGCMG框架伺服系統(tǒng)動力學模型。
　　其次，設計了基于安排過渡過程和順饋補償擾動、使用MATLAB優(yōu)化工具箱SRO模塊進行優(yōu)化的綜合PID控制方法對氣浮仿真系統(tǒng)的平動進行控制，并且用MATLAB/SIMULINK進行了仿真驗證，結果能夠滿足實際的要求。
　　然后，以噴氣推力器作為姿態(tài)

3、控制執(zhí)行機構，對氣浮仿真系統(tǒng)進行了姿態(tài)控制仿真；以 SGCMG作為姿態(tài)控制執(zhí)行機構，設計了基于極點配置的漸近跟蹤控制器對氣浮仿真系統(tǒng)的姿態(tài)進行控制；采用了極點配置的方法對 SGCMG框架伺服系統(tǒng)的框架角進行控制，并且進行仿真驗證了該方法的有效性。
　　最后，討論了機械臂對氣浮仿真系統(tǒng)本體的位置和姿態(tài)擾動，提出了一種對氣浮仿真系統(tǒng)本體沒有姿態(tài)擾動的機械臂運動方案，同時采用了順饋補償的方法控制機械臂對氣浮仿真系統(tǒng)本體產生的位置擾動，并