【摘 要】
：
针对航天员在地球表面进行微重力环境中操作训练时微重力环境模拟作业训练机器人存在的碰撞力反馈控制问题,建立碰撞力反馈模型、提出单个柔索驱动单元控制策略和机器人系统碰撞力反馈控制策略.利用Matlab/Simulink软件对碰撞力反馈模型和控制策略进行仿真验证,该模型和控制策略可以实现机器人碰撞力反馈,且具有计算量小、实时性好、不需要额外增加传感器等优势;结合提出的柔索驱动单元复合控制策略和机器人系统碰撞力反馈控制策略进行机器人碰撞力反馈控制实验,提高机器人控制的准确性和实时性.结果表明,基于干扰观测器的柔索
【机 构】
：
东北电力大学机械工程学院,吉林132012;哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001
论文部分内容阅读
针对航天员在地球表面进行微重力环境中操作训练时微重力环境模拟作业训练机器人存在的碰撞力反馈控制问题,建立碰撞力反馈模型、提出单个柔索驱动单元控制策略和机器人系统碰撞力反馈控制策略.利用Matlab/Simulink软件对碰撞力反馈模型和控制策略进行仿真验证,该模型和控制策略可以实现机器人碰撞力反馈,且具有计算量小、实时性好、不需要额外增加传感器等优势;结合提出的柔索驱动单元复合控制策略和机器人系统碰撞力反馈控制策略进行机器人碰撞力反馈控制实验,提高机器人控制的准确性和实时性.结果表明,基于干扰观测器的柔索驱动单元复合控制策略将柔索驱动单元主动控制精度提升11％,被动控制多余力消除率达到81.82％;机器人碰撞力反馈控制策略可以有效提升航天员作业训练时碰撞力临场感体验.
其他文献
面向未来载人月球与深空探测任务需求,针对地月系统中低能往返环月轨道与平动点轨道的转移设计问题进行研究,在不同三体轨道下系统分析了环月轨道变化对任务飞行时间与燃料消耗等关键参数的影响,并提出月球往返轨道初值猜想搜索策略.为解决设计变量初值敏感性问题,结合空间不变流形与目标平动点轨道构型特性,采用微分修正算法快速构造初始转移轨迹.在同时考虑近月点与燃料最优转移多约束条件下,通过多重配点打靶法与序列二次规划算法对环月轨道与平动点轨道间往返轨迹进一步研究,并推导了约束方程的梯度公式提高计算效率.为分析往返轨道特性
Mineral apatite compounds have attracted sig-nificant interest due to their chemical stability and adjustable hexagonal structure,which makes them suit-able as new photovoltaic functional materials.The band gap of natural apatite is ～ 5.45 eV,and such a l
SiCf/Ti composite owns the attractive advan-tages of lightweight and excellent high-temperature per-formance,which make it have great significance to the development of aerospace industry.However,the compli-cated fabrication route and novel architecture o
为满足超大型(公里级)空间结构在轨组装的需求,设计了一种全新的空间大型结构体组装接口并对其装配性能进行了详细的分析.首先,详细设计了一种纯机械式双锁定组装接口.其次,通过建立接口运动学模型,对组装接口的容差性能进行了分析,得出X方向容差为14.25 mm,Z方向容差为15.84 mm,绕X,Y,Z三个轴的角度容差分别为5.65°、5.51°和5.34°.最后,对对接接口进行了ADAMS仿真分析,验证了容差分析的正确性,得到了对接机构接触力与静摩擦系数、机械臂推力、碰撞锥角之间的非线性影响关系,为空间对接机
针对高维不确定性条件下飞行器级间分离精细化分析需求,建立参数化级间分离动力学仿真模型,综合考虑级间分离过程中高维不确定性因素影响,识别典型分离失效模式,构建分离可靠性模型.提出采用活跃子空间方法实现高维不确定性参数的空间降维,结合极大极小距离序贯采样方法,利用含交叉项的高阶多项式回归模型对降维空间进行近似,完成了可靠性分析.结果表明,提出的方法能够准确描述高维不确定性因素对分离可靠性的影响特征,在保证高维不确定性计算精度条件下,大幅提升分离可靠性定量分析效率,此外,不同阈值对应分离可靠性曲线与常规打靶仿真
针对月球探测器结构优化过程中存在的分析耗时和结构参数不确定性影响问题,提出了考虑结构参数不确定性的月球探测器结构快速优化框架.优化框架基于多域子结构运动综合方法,建立了月球探测器结构多域子结构模型,实现了模型规模的降低,提高了模型分析效率;基于区间场不确定性分析方法,建立了结构参数不确定性模型,并开展了探测器结构参数区间灵敏度分析;基于区间可能度理论实现了不确定性优化问题的转换.通过两个优化算例进行方法验证,优化分析结果表明,基于本文的结构优化框架,可以明显提高结构优化效率;通过与确定性优化结果对比,验证
针对零推进剂姿态机动约束耦合,导致规划效率低的问题,提出一种基于约束评价启发式的差分进化算法.基于零推进剂姿态机动约束分析,在规划空间中建立约束评价函数,对航天器约束和控制力矩陀螺约束进行解耦分类处理.设计基于约束评价函数的启发式策略,用于改进差分进化算法的种群变异,主动控制规划进程,引导零推进剂姿态机动规划序列满足多种约束,得到安全的姿态机动路径和控制力矩陀螺框架角路径.最后,数值仿真结果验证了该方法能够实现航天器零推进剂姿态机动规划.
针对深空探测采样返回高精度起旋分离,实现返回器再入大气姿态稳定的需求.在自主研发的被动式起旋分离机构的基础上,以多刚体系统动力学理论为基础,建立返回器起旋分离ADAMS动力学仿真分析模型,开展起旋分离过程综合敏度分析、敏感参数偏差耦合分析以及覆盖性分析研究,以此评估多参数偏差对返回器初始分离姿态的影响.分析结果表明:动力回转轴偏差和返回器横向质心偏差对返回器起旋分离姿态影响最为明显;合理配置动力回转轴及返回器横向质心位置有助于改善初始分离姿态;经多参数偏差覆盖性分析,验证了起旋分离各项指标的符合性.为深空
针对不规则小行星表面附着任务需求,提出了一种基于动态邻域搜索的可达区生成方法.首先,建立了可达区数学模型,并采用质心距映射函数对非定点附着的终端位置约束进行了处理.在此基础上,将可达区的优化问题转化为附着基准点计算、边界起始点计算和边界点搜索三个子问题.针对附着基准点与边界起始点,分别通过最小燃耗轨迹优化与极限燃耗轨迹优化求解;针对边界点,设计了导向式动态邻域搜索方法,将复杂的非定点着陆优化问题简化为定点着陆燃耗优化与边界插值.最后,以小行星433 Eros为对象,对所提出的可达区生成方法进行了仿真.结果
为了在航天器的多脉冲交会制导过程中寻找推力器的最佳工作时间以实现燃料消耗最优,基于模型预测与反演制导控制,提出了燃料消耗的遗传寻优方法.该方法根据轨控速度总量设计遗传个体的适应度函数;以推力器在一个控制周期中是否工作设置基因位的0-1状态,构造二进制编码形式的遗传个体;以等距稀疏控制的启发式方法生成初始种群;采用罚函数实现工程约束;通过选择淘汰、交叉变异等遗传操作的迭代,实现制导时长、控制周期确定情况下,多脉冲空间交会制导的燃料消耗寻优.仿真结果表明,遗传算法寻优得到的推力器工作模式具有较为显著的特征,可