[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

摘要

本发明公开了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，首先设计空间绳系机械臂目标抓捕后复合体的姿态控制器，计算出复合体期望的姿态控制力矩，然后通过空间绳系机械臂自身推力器、机械臂构型和系绳拉力实现期望的姿态力矩。本发明考虑利用空间绳系机械臂臂形变化，结合空间系绳的拉力和空间绳系机器人自身的推力器推力实现空间绳系机器人的姿态稳定控制，机械臂的臂形变化大幅度提升了系绳拉力的使用范围，能够有效实现空间绳系机器人抓捕后复合体的姿态稳定控制。

主权项

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；实现姿态控制力矩的具体方法是：通过驱动空间绳系机械臂跟踪规划出的关节角，加上空间绳系机械臂本体的推力机构和系绳拉力，联合实现抓捕后复合体的姿态控制；空间绳系机械臂关节角控制器为其中τc为作用在操作机械臂关节处的控制力矩；B为对角正定矩阵；s为滑模面；Hbc为机械臂惯量矩阵；x0为系统状态向量；Hc为机械臂耦合惯量矩阵；为关节角速度误差，为期望关节角速度，为实际关节角速度；为期望关节角加速度；Jc为与绳系机械臂相关的雅克比矩阵；Fe为作用在机械臂末端的力和推力控制力矩；C为对角阵，ΔΘ为关节角跟踪误差，为关节角速度跟踪误差，C＝diag(C1 ... Cn)；空间绳系机械臂本体的推力机构直接驱动推力器产生所需的控制力矩，空间系绳产生相应的系绳拉力，实现复合体姿态的稳定控制。