自由浮动空间双臂机器人系统动力学控制研究

论文题目: 自由浮动空间双臂机器人系统动力学控制研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 模式识别与智能系统

作者: 石宗坤

导师: 王从庆

关键词: 自由浮动空间双臂机器人,动力学协调控制,内力优化控制,非线性规划,混合遗传算法,鲁棒控制,神经网络

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着空间科技的发展,人类需要在太空中从事的科学研究和探索越来越多,但是太空环境恶劣,送人类到太空的成本昂贵、风险太大,因此空间机器人应运而生,自由浮动的空间机器人因其节省燃料而引起人们的广泛关注。本文主要研究了自由浮动空间双臂机器人系统的运动学特性和动力学控制问题,对这种空间机器人将来投入实际应用做了一些很有价值的理论研究与探讨,具体工作主要有以下几方面: 首先,详细分析了自由浮动空间双臂机器人系统在闭链位形下的运动学特性,建立了系统的动力学模型,并运用计算力矩方法和 PI 控制方法完成了系统的动力学协调控制;然后提出了基于非线性规划的优化算法和引入模拟退火的混合遗传算法,实现了自由浮动空间双臂机器人系统的内力优化控制,并结合仿真实验深入分析了两种优化算法的优劣,优化算法的应用大幅度节省了空间机器人能量消耗,具有重大的现实意义;最后针对自由浮动空间双臂机器人系统存在建模误差的情况,本文提出了单一鲁棒控制方法和鲁棒神经网络控制方法,完成了负载运动轨迹跟踪的仿真实验,证明了这两种控制方法在建模不精确时仍起到良好的控制作用,具有较强的实用价值。 本文对自由浮动空间双臂机器人系统的动力学控制方法进行了较深入的研究,实现了系统的动力学协调控制、内力优化控制与鲁棒控制,这将对自由浮动空间机器人技术的进一步研究甚至将来走向实用均起到了积极的推动作用。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 机器人技术的发展

1.2 空间机器人技术研究的目的和意义

1.3 空间机器人技术的研究现状

1.4 空间机器人技术的应用前景

1.5 本文研究的主要内容

第二章 自由浮动空间双臂机器人系统运动学控制

2.1 前言

2.2 自由浮动空间双臂机器人系统运动学分析

2.2.1 自由浮动空间双臂机器人系统运动特性

2.2.2 自由浮动空间双臂机器人系统运动学模型

2.2.3 自由浮动空间双臂机器人系统运动学控制

2.3 自由浮动空间双臂机器人系统运动学仿真

2.3.1 自由浮动空间双臂机器人系统运动学仿真

2.3.2 自由浮动空间双臂机器人系统运动学可视化仿真

第三章 自由浮动空间双臂机器人系统动力学协调控制

3.1 前言

3.2 自由浮动空间双臂机器人系统动力学模型

3.2.1 自由浮动空间双臂机器人动力学模型

3.2.2 自由浮动空间双臂机器人系统负载动力学模型

3.2.3 自由浮动空间双臂机器人系统动力学模型

3.3 自由浮动空间双臂机器人系统动力学协调控制

3.3.1 自由浮动空间双臂机器人系统动力学协调控制规律

3.3.2 自由浮动空间双臂机器人系统稳定性分析

3.3.3 自由浮动空间双臂机器人系统动力学协调控制仿真

第四章 自由浮动空间双臂机器人系统内力优化控制研究

4.1 前言

4.2 自由浮动空间双臂机器人系统内力特性

4.3 自由浮动空间双臂机器人系统内力优化控制算法

4.3.1 基于非线性规划的系统内力优化计算方法及仿真

4.3.2 基于混合遗传算法的系统内力优化计算方法及仿真

4.3.3 两种优化算法的比较

4.4 结论

第五章 自由浮动空间双臂机器人系统轨迹跟踪的鲁棒控制研究

5.1 前言

5.2 自由浮动空间双臂机器人系统轨迹跟踪的鲁棒控制

5.2.1 鲁棒控制的几个基本概念

5.2.2 自由浮动空间双臂机器人系统轨迹跟踪的鲁棒控制

5.3 自由浮动空间双臂机器人系统轨迹跟踪的鲁棒神经网络控制

5.3.1 BP 神经网络原理

5.3.2 自由浮动空间双臂机器人轨迹跟踪的鲁棒神经网络控制

5.4 结论

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 以后的研究方向

参考文献

致谢

附录：发表论文情况

发布时间: 2005-07-08

参考文献

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• [4].码垛机器人造型设计及仿真分析[D]. 王沛文.南京航空航天大学2018
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• [7].下肢康复外骨骼机器人感知与交互方法研究[D]. 马乐.合肥工业大学2018
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