漂浮基空间机器人捕获卫星过程冲击动力学建模及基于非线性滤波器的镇定运动控制

摘要：

研究了空间机器人系统捕获目标卫星时发生碰撞的冲击效应及之后的稳定控制问题。首先利用拉格朗日第二类方程建立了空间机器人系统的动力学模型，目标物的动力学方程则通过牛顿欧拉法获得。其次利用运动几何关系及动量守恒原理，分析了碰撞冲击对系统的影响。对于两者接触后形成失稳的联合体系统，设计了输出反馈控制方案，以完成稳定控制。同时，考虑到空间机器人输入力矩有限的条件，运用带饱和函数的控制率将控制力矩限制在一定范围内。该方案利用非线性滤波器估测机械臂关节的速度，使其在控制过程中仅需测量系统位置信息。最后，通过李雅普诺夫判据证明了系统的稳定性。数值仿真实验模拟了碰撞冲击效应，并验证了上述控制方案的有效性。

关键词：漂浮基、空间机器人、碰撞冲击、输入受限

所属期刊栏目：22

分类号：TP241(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金资助项目11372073，11072061

在线出版日期：2016-04-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：34-38