本書基于編者多年來在多體系統(tǒng)動力學與控制、航天器動力學與控制、柔性空間結構主動振動抑制等方向所做基礎研究的工作成果,對空間機器人動力學、控制及振動抑制的相關基本理論和方法進行了系統(tǒng)深入的論述:首先,回顧了空間機器人發(fā)展現(xiàn)狀及涉及的關鍵技術;然后,介紹了空間機械臂系統(tǒng)在開環(huán)和閉環(huán)形式的建模方法,并在此基礎上對陀螺驅動空間機械臂系統(tǒng)的軌跡規(guī)劃與控制進行了詳細介紹;繼而,介紹了空間機械臂系統(tǒng)有限時間軌跡跟蹤控制、遙操作時滯控制及神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術;最后,對柔性空間機械臂系統(tǒng)的姿態(tài)、關節(jié)與振動一體化控制進行了闡述。
本書既可作為從事空間機器人技術研究及應用的科技工作者的參考書,也可作為高等院校相關專業(yè)高年級本科生和研究生的教材。
第1章 空間機器人發(fā)展現(xiàn)狀與關鍵技術
1.1 空間機器人概述
1.1.1 空間機器人研究背景
1.1.2 空間機器人研究的意義
1.1.3 空間機器人關鍵技術概述
1.2 空間機器人國內外發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 國外典型空間機器人研究現(xiàn)狀
1.2.2 我國空間機器人研究現(xiàn)狀概述
1.3 空間機械臂系統(tǒng)動力學、控制與振動抑制技術研究現(xiàn)狀
1.3.1 空間機械臂系統(tǒng)動力學技術研究現(xiàn)狀
1.3.2 空間機械臂系統(tǒng)控制技術研究現(xiàn)狀
1.3.3 柔性空間機械臂系統(tǒng)振動抑制技術研究現(xiàn)狀
1.4 小結
參考文獻
第2章 空間機械臂開環(huán)系統(tǒng)動力學模型
2.1 基于凱恩法的多體系統(tǒng)動力學
2.1.1 多體系統(tǒng)描述
2.1.2 開環(huán)樹形多剛體系統(tǒng)動力學建模
2.1.3 多柔體系統(tǒng)動力學建模
2.2 開環(huán)遞推陀螺柔性多體系統(tǒng)動力學
2.2.1 開環(huán)陀螺柔性多體系統(tǒng)描述
2.2.2 單陀螺柔性體運動學描述
2.2.3 單陀螺柔性體動力學建模
2.2.4 多體系統(tǒng)遞推運動學關系
2.2.5 陀螺柔性多體系統(tǒng)遞推動力學建模
2.3 陀螺柔性空間機械臂系統(tǒng)遞推動力學仿真
2.3.1 空間機械臂系統(tǒng)構型及仿真參數(shù)
2.3.2 仿真算例結果與結論
2.4 小結
參考文獻
第3章 具有閉環(huán)約束的雙臂空間機器人動力學與自適應控制
3.1 系統(tǒng)運動方程
3.1.1 系統(tǒng)構型描述與坐標系定義
3.1.2 無約束系統(tǒng)的運動方程
3.1.3 約束系統(tǒng)的運動方程
3.2 慣量參數(shù)不確定下的自適應控制
3.2.1 系統(tǒng)不確定參數(shù)線性化
3.2.2 自適應跟蹤控制器設計
3.3 空間機器人雙臂捕獲仿真算例
3.3.1 系統(tǒng)參數(shù)與初始條件
3.3.2 仿真結果與結論
3.4 小結
參考文獻
第4章 基于控制力矩陀螺驅動的空間機器人軌跡規(guī)劃
4.1 控制力矩陀螺驅動的空間機器人系統(tǒng)運動學與動力學
4.2 空間機器人姿態(tài)受控情形下的軌跡規(guī)劃
4.2.1 基體平動運動模型解耦
4.2.2 基于投影矩陣的軌跡規(guī)劃
4.2.3 基于奇異值分解的軌跡規(guī)劃
4.3 空間機器人自由漂浮情形下的軌跡規(guī)劃
4.4 仿真算例
4.4.1 系統(tǒng)參數(shù)
4.4.2 姿態(tài)受控情形下的仿真結果
4.4.3 自由漂浮情形下的仿真結果
4.5 小結
參考文獻
第5章 陀螺驅動空間機器人分散自適應滑模控制
5.1 系統(tǒng)描述
5.2 系統(tǒng)運動方程
5.2.1 系統(tǒng)坐標和基本向量
5.2.2 系統(tǒng)運動學與動力學
5.3 分散自適應滑?刂破髟O計
5.3.1 控制問題描述
5.3.2 控制律設計
5.3.3 控制力矩陀螺操縱律
5.4 仿真算例
5.4.1 系統(tǒng)構型與參數(shù)
5.4.2 控制目標
5.4.3 干擾力矩
5.4.4 控制參數(shù)
5.4.5 仿真結果與分析
5.5 小結
參考文獻
第6章 基于陀螺驅動的雙臂空間機器人魯棒軌跡跟蹤控制
6.1 系統(tǒng)描述與基本假設
6.2 系統(tǒng)運動方程
6.2.1 開鏈系統(tǒng)運動方程
6.2.2 閉鏈系統(tǒng)運動方程
6.3 系統(tǒng)控制器設計
6.3.1 問題描述
6.3.2 控制器設計
6.4 陀螺力矩分析與操縱律設計
6.4.1 控制力矩分配
6.4.2 控制力矩陀螺操縱律
6.5 仿真算例
6.5.1 系統(tǒng)構型與參數(shù)
6.5.2 操縱變量期望軌跡
6.5.3 控制參數(shù)
6.5 ,4干擾力矩
6.5.5 仿真結果與分析
6.6 小結
參考文獻
第7章 空間機械臂系統(tǒng)有限時間軌跡跟蹤控制
7.1 執(zhí)行機構飽和下的空間機械臂系統(tǒng)有限時間軌跡跟蹤控制
7.1.1 終端滑?刂破
7.1.2 數(shù)值仿真
7.2 具有執(zhí)行機構不確定性的空間機械臂系統(tǒng)的連續(xù)積分滑?刂
7.2.1 空間機械臂系統(tǒng)預先知識及動力學模型
7.2.2 連續(xù)積分滑?刂破髟O計
7.2.3 仿真算例
7.3 小結
參考文獻
第8章 歐拉-拉格朗日系統(tǒng)模型的空間機械臂系統(tǒng)軌跡跟蹤控制
8.1 基于觀測器的輸入時滯不確定歐拉-拉格朗日系統(tǒng)魯棒控制
8.1.1 問題描述
8.1.2 非線性擴展狀態(tài)觀測器設計
8.1.3 基于觀測器的控制器設計
8.1.4 數(shù)值仿真與分析
8.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的自由漂浮空間機械臂系統(tǒng)控制
8.2.1 問題描述
8.2.2 雙向長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡模型結構設計
8.2.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的控制器設計
8.2.4 數(shù)值仿真與分析
8.3 小結
參考文獻
第9章 變速控制力矩陀螺柔性空間機械臂系統(tǒng)機動控制與振動抑制
9.1 系統(tǒng)描述與建模
9.1.1 系統(tǒng)描述
9.1.2 陀螺柔性空間機械臂系統(tǒng)動力學建模
9.2 系統(tǒng)軌跡眼蹤與振動控制
9.2.1 動力學模型分解
9.2.2 復合控制器的設計
9.2.3 變速控制力矩陀螺操縱律設計
9.3 數(shù)值仿真
9.4 小結
參考文獻
第10章 柔性空間機械臂系統(tǒng)無速度軌跡跟蹤與主動振動控制
10.1 混合執(zhí)行機構柔性空間機械臂系統(tǒng)動力學
10.1.1 系統(tǒng)描述
10.1.2 基于VS
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