資源描述：
《考慮鉸間間隙和重力效應(yīng)的空間機械臂軌跡跟蹤控制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文MASTER’SDISSERTATION論文題目考慮鉸間間隙和重力效應(yīng)的空間機械臂軌跡跟蹤控制作者姓名侯甜甜學(xué)科專業(yè)控制理論與控制工程指導(dǎo)教師劉福才教授2016年5月中圖分類號：TP241學(xué)校代碼：10216UDC：621.3密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文考慮鉸間間隙和重力效應(yīng)的空間機械臂軌跡跟蹤控制碩士研究生：侯甜甜導(dǎo)師：劉福才教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)：控制理論與控制工程所在單位：電氣工程學(xué)院答辯日期：2016年5月授予學(xué)位單位：燕山大學(xué)ADissertationinControlTheoryandControlEngineeringTHESTUDYOFSPACEMANI
2、PULATORTRAJECTORTTRACKINGCONTROLCONSIDERINGTHEJOINTCLEARANCEANDGRAVITYbyHouTiantianSupervisor:ProfessorLiuFucaiYanshanUniversity2016.5燕山大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文《考慮鉸間間隙和重力效應(yīng)的空間機械臂軌跡跟蹤控制》，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在燕山大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間獨立進行研究工作所取得的成果。論文中除已注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究工作做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明
3、的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。作者簽字：日期：年月日摘要摘要隨著空間探索的不斷深入，人們對空間機械臂精度的要求也越來越高，鉸間間隙引起的空間機構(gòu)動力學(xué)非線性特性逐漸成為關(guān)注焦點。眾所周知，所有航天機構(gòu)在空間微重力環(huán)境下進行在軌服役，但是是在地面重力環(huán)境設(shè)計和調(diào)試的。空間機構(gòu)由地面到空間，由于間隙的存在使機構(gòu)動力學(xué)模型和運動學(xué)模型發(fā)生了變化從而導(dǎo)致地面模擬調(diào)試好的控制器在空間難以達到期望的控制精度。本文以含鉸間間隙的二自由度空間機械臂為研究對象，考慮不同重力環(huán)境，通過建立含鉸間間隙機構(gòu)動力學(xué)模型，設(shè)計間隙補償控制器，在不同重力環(huán)境下都能夠使空間機械臂達到理想的軌跡跟蹤精度。主要內(nèi)容如下：首先
4、，分析了不同重力環(huán)境下影響間隙形成的主要因素。采用無質(zhì)量輕桿等效鉸間間隙模型，通過分析動力學(xué)特性，建立了不同重力環(huán)境下含鉸間間隙的空間機械臂動力學(xué)模型，進行鉸間間隙與重力對末端軌跡跟蹤控制精度耦合影響的仿真研究。在此基礎(chǔ)上，針對間隙等效模型造成的模型不確定性及干擾，設(shè)計間隙補償控制器，并通過仿真驗證了間隙補償控制器的有效性。其次，通過分析不同重力環(huán)境下含間隙機構(gòu)的關(guān)節(jié)間隙運動特性，采用彈簧阻尼元件等效鉸間間隙模型，建立了地面裝調(diào)及空間服役兩種不同工況下的近似間隙等效模型。以二自由度空間機械臂為例，利用牛頓歐拉法推導(dǎo)了重力及重力釋放條件下的含間隙動力學(xué)解析解，并分離了間隙補償項。在此基礎(chǔ)上
5、，通過軌跡跟蹤控制仿真，探究了含間隙機械臂受重力影響的動力學(xué)行為差異，同時驗證了間隙補償控制器的有效性。再次，利用動量矩定理研究了在地面裝調(diào)和空間應(yīng)用兩個階段的含鉸間間隙機構(gòu)動力學(xué)模型。并針對重力環(huán)境和鉸間間隙的改變導(dǎo)致的地面調(diào)試好的控制系統(tǒng)在空間應(yīng)用時無法達到控制精度這一問題，設(shè)計了不依賴控制對象模型的自抗擾控制算法。該算法將機構(gòu)中重力和鉸間間隙的變化作為系統(tǒng)中的干擾，通過利用擴張狀態(tài)觀測器對其進行估計，經(jīng)過非線性反饋控制進行補償，提高系統(tǒng)控制精度。關(guān)鍵詞：空間機械臂；重力影響；鉸間間隙；自抗擾控制；軌跡跟蹤I燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelopment
6、ofspaceexploration,therequirementfortheprecisionofthespacemanipulatorwashigherandhigher,andthedynamicnonlinearcharacteristicsofthespacemechanismcausedbythejointspacewasgraduallybecomingthefocusofattention.Asisknowntoall,allspaceagencyserviceonorbitinthespacemicrogravityenvironment,butweredesigned
7、anddebuggedinthegroundgravityenvironment.Fromthegroundtospace,duetotheexistenceofclearance,thedynamicsmodelandthekinematicsmodelofspaceagencieswerechangedresultinginthatthecontrollerdebuggedunderthegroundwasdifficultto
