考虑空间环境存在惯性参数未知及外部扰动等不确定性因素,针对自由漂浮双臂空间机器人(DFFSR)关节角运动控制问题,提出了一种自适应模糊优化控制方法。首先,基于系统动量守恒关系及Lagrange方法,建立DFFSR系统关节空间的动力学方程;而后,考虑系统惯性参数未知导致惯性矩阵无法求解问题,利用模糊控制理论的万能逼近特性,通过在线参数辨识建立系统自适应模糊模型;由此,同时考虑系统存在外界扰动以及输出力矩的优化问题,基于SDRE优化控制理论,设计一种自适应模糊优化控制方法,实现了DFFSR系统关节角的精确运动控制。一组对比仿真验证了所提控制方法的可靠性。

针对存在不确定性且无速度反馈的自由漂浮双臂空间机器人关节轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于状态观测器的模糊滑模控制方法。根据双臂空间机器人完全驱动动力学方程以及运动学方程,建立自由漂浮状态下系统的关节空间动力学方程。利用模糊系统的万能逼近特性对系统不确定部分进行逼近,并设计状态观测器在线估计系统关节运动的角速度信息。以关节角度和观测器获得的关节角速度作为系统状态反馈,在传统滑模控制方法基础上,进一步考虑系统惯性参数未知导致的建模误差,设计模糊滑模控制器,实现了双臂空间机器人系统关节角度的轨迹跟踪控制。数值仿真验证了所提控制方法的有效性。

针对自由漂浮双臂空间机器人(DFFSR)机械臂末端轨迹跟踪控制问题,提出了一种增广优化控制方法。首先,根据DFFSR关节空间的动力学方程和运动学方程,推导出机械臂惯性空间动力学方程;而后,基于增广变量思想,将惯性空间动力学方程扩展成以末端位置和线速度为状态变量的伪线性状态方程,以此提出一种增广状态依赖Riccati方程(SDRE)优化控制方法,并通过Lyapunov方法证明系统渐近稳定性。数值仿真结果证明了所提控制方法能够实现对机械臂末端快速有效的轨迹跟踪。