[发明专利]一种空间绳系机器人三轴主动姿态控制方法

权利要求书

1.一种空间绳系机器人三轴主动姿态控制方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：计算空间绳系机器人三个方向的姿态控制力矩u_x、u_y及u_z：

ux=-Ix(-IrIyx7x4+(1-nx)Ωx6-nxΩ2x1+IrIxΩx7)+vxuy=-Iy(IrIyx7x2-IrIyΩx7x5)+vyuz=-Iz((nz-1)Ωx2-nzΩ2x5+tanx3cosx1Izux-tanx1Izuy)+vz]]>

其中x₁＝φ、x₃＝θ、x₅＝ψ、x₇＝Ω_r，φ、θ及ψ为空间绳系机器人的三轴姿态角，I_x、I_y、I_z分别为空间绳系机器人转动惯量，Ω_r为反作用轮转动角速度，I_r为反作用轮的转动惯量，n_x和n_z为系数，Ω为空间绳系机器人的轨道角速度，vx=φ··d-k1(φ-φd)-k2(φ·-φ·d),vy=θ··d-k3(θ-θd)-k4(θ·-θ·d)]]>及vz=ψ··d-k5(ψ-ψd)-k6(ψ·-ψ·d),]]>φ_d、θ_d及ψ_d分别为空间绳系机器人的指令滚转角、指令俯仰角及指令偏航角，k₁、k₂、k₃、k₄、k₅及k₆为正值常数；

步骤2：根据步骤1得到的空间绳系机器人三个方向的姿态控制力矩u_x、u_y及u_z，由公式

Mx=ux+Mdx=-sinφcosθTzL+cosφcosθTyL+MdxMy=uy+Mdy=-sinθTzL-cosφcosθTxL+MdyMz=-IrΩ·r+tanθcosφux-tanφuy+MdzT=T0-mrl··l··=|(-cosφcosθyL+sinφcosθzL)φ··+(cosθxL+sinφsinθyL+cosφsinθzL)θ··+sinθx··L-sinφcosθy··L+(-sinθxL+sinφcosθyL+cosφcosθzL)θ·2+(sinφcosθyL+cosφcosθzL)φ·2+2cosθθ·x·L-2cosφcosθy·Lφ·+(2cosφsinθyL-2sinφsinθzL+2sinφsinθ)φ·θ·+2sinφsinθy·Lθ·|]]>

得到空间系绳连接点位置x_L、y_L及反作用轮的转动角速度Ω_r实现空间绳系机器人三轴姿态的主动控制；其中M_dx、M_dy和M_dz分别为空间绳系机器人三个轴向的干扰力矩，M_x、M_y和M_z为空间绳系机器人所受到的力矩，T为空间系绳上的张力，T₀为空间绳系机器人在平衡状态时，空间系绳应具有的标称张力，T₀＝3Ω²m_rlm_r空间绳系机器人的质量，l为空间系绳的长度；所述平衡状态指空间绳系机器人位于空间平台与地心连线上。