[发明专利]面向空间绳系机器人的目标逼近过程鲁棒规划控制方法

权利要求书

1.面向空间绳系机器人的目标逼近过程鲁棒规划控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)空间绳系机械人可移动系绳点控制

在空间绳系机器人的后端面设置有a、b、c、d为四个系绳收放口，通过内部系绳控制电机对系绳长度进行控制，四条系绳l_a、l_b、l_c、l_d连接于空间中点t，并且该点与平台连接的系绳相连，绳系机器人质心O_b在后端面的投影为O'_b；在逼近过程中，通过对l_a、l_b、l_c、l_d四条系绳的长度调整，控制t点在空间中的位置；平台位于点P；

使O_b,t,P三点共线，即：建立优化目标函数：

采用优化算法进行求解得到λ＝λ^*，则则四个系绳收放口a、b、c、d据此对系绳长度进行调整，其中收放口a释放/收回系绳其中当时为释放，当为收回；其他三个系绳收放口与收放口a相同；

2)建立空间绳系机械人相对目标运动不确定动力学模型

当目标和绳系机器人运行在近圆轨道时，通过C-W方程描述二者的相对运动，其状态空间模型为：

X·=AX+BU]]>

其中，U＝U₁+U₂，为推力器提供的速度脉冲，为与系绳拉力等效的速度脉冲，T为控制周期；

则

设任务要求在NT时间内完成，则将其离散为N个时间区间，则该离散系统的离散形式为：

X(k)＝AX(k-1)+BU_k-1

X(k)=ΦkX0+Σi=0k-1Φk-iB(ΔVi+ΔV‾i)]]> 1

根据末端约束条件：

Hτ(ΦNX0+Σi=0N-1ΦN-iB(ΔVi+ΔV‾i))≤Kτ(Xf)]]>

H_τ＝[-I₆ I₆]^T，K_τ＝[Γ+X_f Γ-X_f]^T；

推力器推力在大小和方向上存在偏差：

ΔVk=(1+λk)MckΔVk0]]>

Mck=1-ψckθckψck1-φck-θckφck1,|θck|≤β1,|ψck|≤β1,|φck|≤β1]]>

系绳张力矢量在大小和方向上存在偏差：

ΔV‾k=(1+μk)MlkΔV‾k0=(1+μk)MlkF→kTM]]>

Mlk=1-ψlkθlkψlk1-φlk-θlkφlk1,|θlk|≤β2,|ψlk|≤β2,|φlk|≤β2]]>

则进一步得到末端约束条件：

HτΦNX0+HτΣi=0N-1ΦN-iB(ΔVi+ΔV‾i)+Σi=1NΣj=14Yij+Σi=1NΣj=14Y‾ij≤Kτ(Xf)]]>

其中Y＝|H_τΦBM^jΔV_i|，

则空间绳系机械人相对目标运动不确定动力学模型为：

min(J)＝||ΔV||₁

s.t.

0≤Flk≤Fl max]]>

X₀＝X(1)

Hτ(ΦNX0+Σi=0N-1ΦN-iB(ΔVi+ΔV‾i))≤Kτ(Xf)]]>

ΔVk=(1+λk)MckΔVk0]]>

ΔV‾k=(1+μk)MlkΔV‾k0=(1+μk)MlkF→kTM=(1+μk)MlkηkF→l maxTM]]>

v_mI₃≤ΔV_k≤v_mI₃,

3)模型求解

采用优化算法对步骤2)得到的空间绳系机械人相对目标运动不确定动力学模型进行求解，得到满足条件的控制向量ΔV以及