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国家自然科学基金(11272027)

作品数:18 被引量:76H指数:4
相关作者:贾英宏徐世杰金磊贾世元赵楠更多>>
相关机构:北京航空航天大学中国空间技术研究院更多>>
发文基金:国家自然科学基金上海市科技人才计划项目上海市自然科学基金更多>>
相关领域:航空宇航科学技术自动化与计算机技术理学一般工业技术更多>>

文献类型

  • 18篇中文期刊文章

领域

  • 13篇航空宇航科学...
  • 8篇自动化与计算...
  • 1篇一般工业技术
  • 1篇理学

主题

  • 6篇机器人
  • 5篇力矩
  • 5篇力矩陀螺
  • 5篇空间机器人
  • 5篇控制力矩陀螺
  • 5篇机械臂
  • 3篇滑模
  • 3篇滑模控制
  • 3篇航天
  • 3篇航天器
  • 2篇遗传算法
  • 2篇球铰
  • 2篇自适
  • 2篇自适应
  • 2篇自适应控制
  • 2篇陀螺
  • 2篇空间机械臂
  • 2篇跟踪控制
  • 2篇轨迹跟踪控制
  • 2篇KANE方程

机构

  • 13篇北京航空航天...
  • 1篇中国空间技术...

作者

  • 10篇徐世杰
  • 10篇贾英宏
  • 4篇金磊
  • 2篇贾世元
  • 2篇赵楠
  • 2篇冯骁
  • 1篇朱孟萍
  • 1篇陈新龙
  • 1篇黄兴宏
  • 1篇刘宝玉
  • 1篇李志
  • 1篇王焕杰
  • 1篇江玲
  • 1篇张福桢

传媒

  • 6篇北京航空航天...
  • 5篇空间控制技术...
  • 2篇Chines...
  • 2篇Acta M...
  • 1篇宇航学报
  • 1篇中国空间科学...
  • 1篇Scienc...

年份

  • 6篇2017
  • 4篇2016
  • 2篇2015
  • 5篇2014
  • 1篇2013
18 条 记 录,以下是 1-10
排序方式:
控制力矩陀螺驱动空间机器人的角动量平衡控制被引量:4
2017年
针对V构型控制力矩陀螺(CMGs)驱动的冗余空间机器人的CMGs角动量饱和问题,提出一种角动量平衡控制方法。该方法从平衡使用机械臂各臂杆CMGs角动量的思想出发,定义了角动量平衡指标,并使用加速度分解技术和逆动力学方法设计了角动量平衡控制器。该控制器可在保证机械臂跟踪工作空间轨迹的同时,利用机械臂的空转运动使得角动量平衡指标尽量减小,即各臂CMGs的角动量使用趋于平均,从而降低某些臂杆的CMGs先行饱和的可能性,充分利用CMGs的控制能力。基于平面三自由度冗余机械臂的数值仿真结果验证了所设计的控制器的有效性。
冯骁贾英宏徐世杰
关键词:机器人陀螺冗余机械臂角动量
大型控制力矩陀螺动力学精细建模与仿真被引量:3
2014年
控制力矩陀螺(CMG,control moment gyro)系统存在多种误差与扰动,影响航天器的姿态控制精度.分析了大型单框架控制力矩陀螺(SGCMG,single gimbal control moment gyro)各主要组成部分的特性、误差及扰动,包括转子动静不平衡、转子轴的安装误差、轴承摩擦、转子电机特性、框架电机特性和谐波减速器特性.通过建立大型SGCMG的动力学精细模型并进行数学仿真,得到了大型SGCMG主要误差与扰动对其输出力矩的影响:在框架伺服系统加装谐波齿轮减速机构可以明显提高SGCMG输出力矩精度,同时也给框架带来高频谐振;转子动不平衡造成的扰动力矩是导致SGCMG在其力矩输出轴和框架轴方向产生输出力矩偏差的主要原因.
刘宝玉金磊贾英宏
关键词:控制力矩陀螺动力学仿真
带有不确定参数的挠性航天器机动控制
2016年
将输入成型技术与闭环反馈控制结合设计,实现航天器机动控制中挠性附件的振动抑制.针对挠性航天器姿态机动过程中,系统惯量、模态矩阵等参数的不确定性对输入成型器抑制挠性附件振动的影响,提出基于最大允许残余振动的输入成型器建模参数的计算方法,并量化分析不确定参数对挠性附件振动的影响,为选择合适的成型器提供定量的理论依据.该方法可降低传统输入成型器设计的保守性,有利于提高控制性能.仿真结果表明,将系统存在的不确定参量考虑在内,系统振动抑制效果要优于不考虑的情况.
孙灿杭贾英宏徐世杰
关键词:不确定性
控制力矩陀螺驱动的空间机器人轨迹跟踪控制被引量:6
2014年
提出一种新的空间机器人设计概念,并研究其轨迹跟踪控制问题.系统中的各机械臂以自由球铰连接,在机器人平台和每节机械臂上均安装有一组控制力矩陀螺(CMGs,Control Moment Gyroscopes)作为控制力矩执行机构.采用改进的罗格里得斯参数(MRPs,Modified Rodrigues Parameters)描述平台和各节机械臂的姿态,利用Kane方程建立了系统的动力学模型.在此基础上,用逆动力学方法设计了系统的轨迹跟踪控制律,用以实现卫星平台的位置/姿态和机械臂末端作用器位置的轨迹跟踪控制.采用带有零运动的CMGs操纵律以使CMGs准确输出力矩并回避构型奇异.基于两关节机械臂系统和金字塔构型CMGs的数值仿真结果验证了所设计的控制律和操纵律的有效性,以及自由球铰连接方式在提高末端作用器运动自由度和降低系统动力学耦合方面的优越性.
贾英宏赵楠徐世杰
关键词:空间机器人控制力矩陀螺球铰轨迹跟踪控制KANE方程
使用SGCMGs航天器滑模姿态容错控制被引量:4
2017年
基于滑模控制与自适应理论,对使用单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)的刚性航天器的被动姿态容错控制问题进行了研究。首先建立了含有陀螺框架转速故障的系统数学模型。然后将框架转速直接作为控制量并应用滑模控制理论设计了容错控制器,同时控制器中还设计了自适应律对故障信息和干扰进行估计。由此,可在故障和干扰的先验信息未知的情况下,实现对航天器无故障和有故障情况下的姿态稳定控制,且具有较强的鲁棒性。最后,对2种构型单框架控制力矩陀螺群的不同故障模式进行数学仿真,验证了该控制方法的有效性和可行性。
张福桢金磊
关键词:航天器容错控制滑模控制自适应控制
全程恒定基座姿态零扰动的空间机械臂轨迹规划被引量:3
2017年
本文研究了全程恒定基座姿态零扰动的自由漂浮空间机器人(FFSR)末端位姿轨迹规划的问题。针对无运动学冗余自由度的三关节平面FFSR系统,首先建立了其末端位姿与关节角之间的状态变换关系,然后给出了以基座姿态和关节角为状态变量的系统方程。根据该系统方程,利用非线性系统的可控性判据证明了在保证全程恒定基座姿态零扰动的前提下,对FFSR系统的末端位置和姿态同时作轨迹规划的可行性;再利用最优控制策略,将轨迹规划问题转换为最优控制问题,设计了一种全程恒定基座姿态零扰动的末端位姿轨迹规划方法。数值仿真验证了结论的正确性和设计方法的有效性。
黄兴宏贾英宏徐世杰卢山
Decentralized adaptive sliding mode control of a space robot actuated by control moment gyroscopes被引量:5
2016年
An adaptive sliding mode control(ASMC) law is proposed in decentralized scheme for trajectory tracking control of a new concept space robot.Each joint of the system is a free ball joint capable of rotating with three degrees of freedom(DOF).A cluster of control moment gyroscopes(CMGs) is mounted on each link and the base to actuate the system.The modified Rodrigues parameters(MRPs) are employed to describe the angular displacements,and the equations of motion are derived using Kane's equations.The controller for each link or the base is designed separately in decentralized scheme.The unknown disturbances,inertia parameter uncertainties and nonlinear uncertainties are classified as a ‘‘lumped" matched uncertainty with unknown upper bound,and a continuous sliding mode control(SMC) law is proposed,in which the control gain is tuned by the improved adaptation laws for the upper bound on norm of the uncertainty.A general amplification function is designed and incorporated in the adaptation laws to reduce the control error without conspicuously increasing the magnitude of the control input.Uniformly ultimate boundedness of the closed loop system is proved by Lyapunov's method.Simulation results based on a three-link system verify the effectiveness of the proposed controller.
Jia YinghongXu Shijie
关键词:自适应滑模控制控制力矩陀螺RODRIGUES参数LYAPUNOV方法
基于混合执行机构的敏捷卫星姿态机动控制被引量:2
2015年
单框架控制力矩陀螺(SGCMGs,single gimbal control moment gyros)的奇异问题是其在使用过程中面临的主要问题.将构型奇异度量作为路径约束,采用高斯伪谱法进行轨迹优化,得到一组无奇异框架角,并以相应的SGCMGs框架转速作为开环指令进行控制.考虑初始姿态偏差及外干扰不确定因素的影响故引入反作用动量轮(RWs,reaction wheels),并基于Lyapunov稳定性设计了RWs的控制律进行闭环修正.仿真结果表明,采用混合执行机构能够保证卫星在外干扰等因素影响下,以最优轨迹的SGCMGs无奇异框架转速指令实现对最优轨迹的跟踪.
王焕杰金磊贾英宏
关键词:高斯伪谱法
Path planning of a free-floating space robot based on the degree of controllability被引量:2
2017年
An effective and more efficient path planning algorithm is developed for a kinematically non-redundant free-floating space robot(FFSR) system by proposing a concept of degree of controllability(DOC) for underactuated systems. The DOC concept is proposed for making full use of the internal couplings and then achieving a better control effect, followed by a certain definition of controllability measurement which measures the DOC, based on obtaining an explicit and finite equivalent affine system and singular value decomposition. A simple method for nilpotent approximation of the Lie algebra generated by the FFSR system is put forward by direct Taylor expansion when obtaining the equivalent system. Afterwards, a large-controlla- bility-measurement(LCM) nominal path is searched by a weighted A* algorithm, and an optimal self-correcting method is designed to track the nominal path approximately, yielding an efficient underactuated path. The proposed strategy successfully avoids the drawback of inefficiency inherent in previous path-planning schemes, which is due to the neglect of internal couplings, and illustrative numerical examples show its efficacy.
HUANG XingHongJIA YingHongXU ShiJie
关键词:机器人路径规划欠驱动系统机器人运动学路径规划算法等效系统
Dynamics and adaptive control of a dual-arm space robot with closed-loop constraints and uncertain inertial parameters被引量:20
2014年
A dynamics-based adaptive control approach is proposed for a planar dual-arm space robot in the presence of closed-loop constraints and uncertain inertial parameters of the payload.The controller is capable of controlling the position and attitude of both the satellite base and the payload grasped by the manipulator end efectors.The equations of motion in reduced-order form for the constrained system are derived by incorporating the constraint equations in terms of accelerations into Kane’s equations of the unconstrained system.Model analysis shows that the resulting equations perfectly meet the requirement of adaptive controller design.Consequently,by using an indirect approach,an adaptive control scheme is proposed to accomplish position/attitude trajectory tracking control with the uncertain parameters being estimated on-line.The actuator redundancy due to the closed-loop constraints is utilized to minimize a weighted norm of the joint torques.Global asymptotic stability is proven by using Lyapunov’s method,and simulation results are also presented to demonstrate the efectiveness of the proposed approach.
Ying-Hong JiaQuan HuShi-Jie Xu
关键词:参数自适应控制双臂空间机器人惯性参数LYAPUNOV全局渐近稳定性
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