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《考虑铰间间隙和重力影响的空间机械臂轨迹跟踪控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第32卷第5期控制理论与应用Vol.32No.52015年5月ControlTheory&ApplicationsMay2015DOI:10.7641/CTA.2015.40403考考考虑虑虑铰铰铰间间间间间间隙隙隙和和和重重重力力力影影影响响响的的的空空空间间间机机机械械械臂臂臂轨轨轨迹迹迹跟跟跟踪踪踪控控控制制制刘福才1y,侯甜甜1,秦利1,冯伟波2(1.燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室,河北秦皇岛066004;2.燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室,河北秦皇岛066004)摘要:以在轨服务
2、高精度操控任务为背景,研究了铰间间隙和重力对空间机械臂末端轨迹跟踪精度的耦合影响,并设计了间隙补偿控制器.通过分析不同重力环境下含铰间间隙机构的运动特性,基于铰间间隙的Kelvin-Voigt线性弹簧阻尼假设,建立了地面装调及空间服役两种不同工况下的近似间隙等效模型.以二自由度空间机械臂为例,利用牛顿欧拉法推导了重力及重力释放条件下的含间隙机械臂动力学模型,并分离出了间隙补偿项.最后,通过轨迹跟踪控制仿真研究,给出了含间隙机械臂在不同重力环境下的动力学行为差异,同时验证了间隙补偿控制器的有效性.关键词:铰间间隙
3、;重力;间隙补偿;空间机械臂;牛顿–欧拉中图分类号:TP273文献标识码:ATrajectorytrackingcontrolofspacemanipulatorconsideringjointclearanceandgravityLIUFu-cai1y,HOUTian-tian1,QINLi1,FENGWei-bo2(1.KeyLabofIndustrialComputerControlofHebeiProvince,YanshanUniversity,QinhuangdaoHebei066004,China
4、;2.ParallelRobotandMechatronicSystemLaboratoryofHebeiProvince,YanshanUniversity,QinhuangdaoHebei066004,China)Abstract:Takingtheon-orbitservicinghighprecisionmanipulationtaskasbackground,weinvestigatethecouplingeffectofjointclearanceandgravityontheaccuracyoft
5、rajectorytrackingforspacemanipulator,anddesigntheclearancecompensationcontroller.Byanalyzingthemotioncharacteristicsaboutmechanismwithjointclearanceunderdifferentgravityenvironments,webuildapproximateclearanceequivalentmodelsforgroundalignmentaswellasforspac
6、eapplica-tions,onthebasisofKelvin-Voigtlinearspringdampingassumption.Takingatwodegree-of-freedom(DOF)manipulatorasanexample,weuseNewton–Eulermethodtoderivethedynamicmodelofspacemanipulatorwithjointclearanceinthegravityandgravityreleaseconditions,andisolateth
7、eclearancecompensation.Throughthesimulationstudiesoftrajectorytrackingcontrol,thedifferencesbetweenthedynamicbehaviorsofspacemanipulatorindifferentgravityenvironmentsareexploredandtheeffectivenessoftheclearancecompensationcontrollerisdemonstrated.Keywords:jo
8、intclearance;gravity;clearancecompensation;spacemanipulator;Newton–Euler1引引引言言言(Introduction)针对铰间间隙的研究,人们最早关注的是铰间间随着空间探索的不断深入,人们对空间机械臂精隙的存在对机构运动精度的影响.如文献[2–4]从运动度的要求也越来越高,铰间间隙引起的空间机构动力学的角度出发,通过坐
