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浮动基座空间机械臂系统的动力学建模与惯性轨迹跟踪的滑模控制
引用本文:陈力,刘延柱.浮动基座空间机械臂系统的动力学建模与惯性轨迹跟踪的滑模控制[J].上海力学,2000,21(4):482-486.
作者姓名:陈力  刘延柱
作者单位:[1]福州大学机械工程系,福州350002 [2]上海交通大学工程力学系,上海200030
基金项目:国家自然科学基金(19872032);航空基金自选课题;福州大学校内科研基金资助项目
摘    要:本文利用多刚体系统动力学方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基空间机械臂系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量与动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程及运动的广义Jacobi关系。以此为基础,对空间机械臂末端抓手追踪惯性空间期望轨迹的控制问题作了研究。考虑到空间机械臂系统的结构复杂性及某些参数(如液体控制燃料的数量)的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的变结构滑模控制方案。此控制方案的优点在于:在操作过程中不需要对空间机械臂载体的位置、姿态进行主动控制,因此将大大减少位置、姿态控制装置的燃料消耗。通过对平面三杆自由浮动空间机械臂系统的仿真计算,证实了文中提出的变结构滑模控制方案的有效性。

关 键 词:浮动基座空间机械臂  滑模跟踪控制  动力学建模  惯性轨迹跟踪
修稿时间:1998年3月30日

Dynamic and Variable Structure Control for Space Manipulator to Track Desired Trajectory in Workspace
CHEN Li,LIU Yan-zhu.Dynamic and Variable Structure Control for Space Manipulator to Track Desired Trajectory in Workspace[J].Chinese Quarterly Mechanics,2000,21(4):482-486.
Authors:CHEN Li  LIU Yan-zhu
Abstract:In this paper, the kinematics and dynamics of free-floating space manipulator systems are analyzed. By use of the method of multibody dynamics, the dynamic equations and the kinematic Jacobi relationship of space manipulator are established. Based on the results, the control problem for space manipulator to track the desired trajectory in workspace is discussed. Because of the high structure complexity and the parameter uncertainty of space manipulator systems, the scheme of variable structure control with better robustness to uncertainty and disturbance is proposed. The advantages of the control scheme proposed are that it needn' t to control the position and attitude of the base. To show the feasibility of the proposed control scheme, a simulation study of three-link planar space manipulator system is presented .
Keywords:free-floating space manipulator  multibody dynamics  variable structure control
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