[发明专利]一种空间非合作目标导航捕获的动力学控制方法及系统

权利要求书

1.一种空间非合作目标导航捕获的动力学控制方法，其特征在于步骤如下：

(1)建立多臂空间机器人系统的基座和机械臂臂杆的动能表达式；

(2)建立多臂空间机器人系统运动学方程；

(3)根据步骤(1)多臂空间机器人的基座和机械臂臂杆的动能表达式和步骤(2)多臂空间机器人系统运动学方程，建立系统动力学方程，利用系统动力学方程，实现多臂空间机器人系统的控制；

步骤(1)建立多臂空间机器人系统的基座和机械臂臂杆的动能表达式，具体步骤如下：

(1.1)设定基座的动能表达式为

其中，v₀和ω₀为基座相对于惯性系的速度和角速度，m₀为基座的质量，P₀为基座的静矩，I₀为基座的转动惯量阵；1为3*3的单位阵；

(1.2)设定多臂空间机器人系统的第m个机械臂的第k个臂杆的动能表达式为

式中，和为臂杆相对于惯性系的速度和角速度，为臂杆的质量，为臂杆的静矩，为臂杆的转动惯量阵；

(1.3)设定中间变量，令

2.根据权利要求1所述的一种空间非合作目标导航捕获的动力学控制方法，其特征在于：步骤(2)建立多臂空间机器人系统运动学方程，步骤如下：

(2.1)定义臂杆之间的关节的转动方向为Z轴，那么，第m个机械臂的第k个臂杆和第k-1个臂杆之间的连接关系式为：

式中，

为第k个臂杆的转动关节角，为第k个臂杆参考系在第k-1个臂杆参考系的位置矢量，为其斜对称矩阵，为第k-1个臂杆参考系到第k个臂杆参考系的转换矩阵，为第k个臂杆参考系的Z轴；

(2.2)令：

其中，diag(·)代表对角矩阵；

(2.3)整理式(5)，得

令：

(2.4)进一步整理式(9)为

其中，

(2.5)对于第m个机械臂的末端，其运动学关系式为

(2.6)令：

则式(14)描述为：

式(17)为多臂空间机器人系统运动学方程，即第m个机械臂末端与基座速度、机械臂关节速度的关系；其中，和分别为基座和机械臂的雅克比矩阵，由机械臂的几何参数组成。