柔性关节和柔性臂空间机器人的L2增益鲁棒控制

作者:张丽娇;陈力 刊名:系统仿真学报 上传者:张友香

【摘要】讨论了臂杆与关节均具有柔性的漂浮基空间机器人运动及其关节、臂双重振动的控制问题,利用系统动量守恒关系和拉格朗日法得到系统动力学模型。采用积分流的思想对系统动力学模型进行奇异摄动分解,将其分解为:通过设计速度差值反馈控制来抑制关节柔性振动的快变子系统,通过设计线性二次最优控制来抑制臂杆柔性振动的快变子系统,描述空间机器人关节刚性运动且使得外部干扰对系统性能输出具有L2增益鲁棒控制的慢变子系统,以避开直接求解HJI(Hamilton-Jacobi Inequality)不等式计算量大的困难。通过系统数值仿真,表明该算法有效。

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第 30卷第 4期 2018年 4月 系统仿真学报◎ Journal of System Sim ulation VbI.3ONO.4 Apr.,2018 柔性关节和柔性臂空间机器人的 L2增益鲁棒控制 张丽娇 ,一,陈力 , (1.福州大学机械工程及 自动化学院,福州 350108;2.福建省高端装备制造协同创新 中心,福州 350116) 摘要:讨论 了臂杆 与关节均具有柔性的漂浮基 空间机器人运动及其关节、臂双重振动的控制 问题 , 翻用系统动量守恒关系和拉格葫8法得 系统动力学模垄 采两积分流的思想对系统动力学模垄进 行 撮 动分 将其分解为:通过设计速度差值反馈控制来抑制关节柔性振动的快变子 系统 ,通 过设计线性二次最优控制来抑制臂杆柔性振动的快变子系统,描述空间机器人关节刚性运动且使得 外部干扰对系统性能输出具有 L2增益鲁棒控制的慢变子系统,以迓歹 接 HJI(Hamilton-Jacobi Inequality)不等式 量天的毋难。通过系统数值仿真,表明该算法有效。 关键词:外部扰动;漂浮基;橐}生关节、柔性臂空间机器人;L2增益鲁棒控制;双重振动分级主动抑制 中图分类号:TP241 文献标识码:A DOI:10.161820.issnl00473lx.joss.201804029 文章编号:1004-731X(2018)04—1448—08 L2一gain Robust Control for Flexible Joints and Flexible Link Space Robot ZhangLij'iao1r . ChenLi1,2 (1.School ofMechanicalEngineering andAutomation,FuzhouUniversity,Fuzhou 350108,China; 2.Collaborative Innovation Center ofHigh End Equipment Manufacturing,Fuzhou 3501 16,China) Abstract:The trajectory tracking and the double flexible vibration active suppresslon control for free—floating space robot with flexible-joints and flexible—link were proposed.The dynamic equation ofthe system was established according to system momentum conservation and Lagrange method.A singular perturbation model was established by integral manifoM method,and the system was decomposed into a fast subsystem of flexible-joint which used the speed dierence between the feedbacks of control law to suppress the elastic vibration of flexible-joints,a fast subsystemof flexible—link which designed optimal linear quadratic regulato

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