[发明专利]一种空间绳系机械臂目标抓捕后复合体姿态稳定控制方法

权利要求书

1.一种空间绳系机械臂目标抓捕后复合体姿态稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立空间绳系机械臂目标抓捕后复合体动力学方程；

2)计算出复合体期望的姿态控制力矩u；

3)姿态控制力矩的协调分配；

4)姿态控制力矩的实现。

2.根据权利要求1所述的空间绳系机械臂目标抓捕后复合体姿态稳定控制方法，其特征在于：所述的步骤1)中，空间绳系机械臂目标抓捕后复合体动力学方程为：

HbHbcHbcTHcx··0Θ··+cbcc=Fbτc+JbTJcTFe]]>

其中，x··0=v·0ω·0]]>为目标的加速度，和分别为目标的线加速度和角加速度，v₀和ω₀为目标的线速度和角速度；Θ··=θ··1θ··2..θ··n]]>为操作机械臂关节角加速度向量，θ₁表示操作机械臂与目标之间的关节旋转角，θ₂,…,θ_n分别表示操作机械臂的关节角，n为机械臂关节数；Hb=MEMr0g×TMr0g×Hw∈R6×6,]]>其中M为复合体的质量总和，E为单位矩阵，r_0g为目标质心到复合体质心向量，为r_0g的斜矩阵形式，为的转置矩阵，m_i为第i个关节的质量，r_0i为目标质心到第i个机械臂质心向量，为r_0i的斜矩阵形式，为的转置矩阵，I₀为目标转动惯量，I_i(i＝1,2,...,n)为各关节的转动惯量；Hbc=Σi=1nmiJTiΣi=1n(IiJRi+mir0i×JTi)∈R6×n,]]>Hc=Σi=1n(JRiTIiJRi+miJTiTJTi)∈Rn×n,]]>其中，JTi=κ1×(ri-p1)..κn×(ri-pn)∈R3×nJTi=κ1×(ri-p1)..κn×(ri-pn)∈R3×n,]]>r_i为第i个机械臂质心向量，p_n为第i个关节向量；c_b∈R^6×1、c_c∈R^2×1分别为目标运动和操作机械臂运动相关的非线性力，包括向心力和哥氏力；Fb=fbτb∈R6×1]]>为目标所受的力和力矩；τ_c∈R^n×1为作用在操作机械臂关节处的驱动力矩；Fe=feτe∈R6×1]]>为作用在机械臂末端的力和力矩；其中f_e＝f_thruster+f_tether，f_thruster为基体的推力器产生的推力，f_tether为系绳拉力：τ_e为机械臂末端受到的推力控制力矩；

利用修正罗德里格斯参数建立复合体姿态动力学方程：其中σ＝[σ₁ σ₂ σ₃]^T∈R³为罗德里格斯参数表示的复合体姿态，σ^×为斜矩阵，I为3×3单位矩阵。