基于拟的牛顿算法的空间机械臂姿态优化控制.pdfVIP

第 19 卷 　第 4 期 北 京 机 械 工 业 学 院 学 报 Vol. 19 No. 4 　　　　 　　　　 2004 年 12 月 Journal of Beijin g Institute of Machinery Dec. 2004 ( ) 文 章 编 号 :1008 - 1658 2004 04 - 0006 - 06 基于拟牛顿算法的空间机械臂姿态优化控制 1 2 魏宝刚 , 戈新生 ( 1. 北京机械工业学院　机械工程系 ,北京 100085 ;2. 北京机械工业学院　基础部 ,北京 100085) 摘 　　　要 :为了研究机械臂系统在自由漂浮情况下的姿态控制问题 ,采用输入 参数化的方法将连续量的最优控制问题转化为离散量的最优控制问题。利用拟牛顿 算法确定最优控制输入信号 ,可以得到非完整系统运动的优化轨迹。通过数值仿真 , 表明对于类似的问题该算法是可行的。 关 　键 　词 :空间机械臂 ;姿态控制 ;输入参数化 ;拟牛顿算法 中图分类号:V 411. 8 ; TP 241 　　　文献标识码 :A Attitude control of a space manipulator using QuasiNe wton method 1 2 WEI Baogang , GE Xinsheng ( 1. Departmemt of Mechanical Engineering ,Beijin g Institute of Machinery ,Beijin g 100085 ,China ;2. Division of Basic Courses , Beijin g Institute of Machinery ,Beijin g 100085 ,China) Abstract : In order to study attitude control of freefloating space manipulator ,an optimal control scheme using QuasiNewton method is proposed. By applying the input parametrization ,a continuo optimal control problem can be transformed into a dispersed one. And by using QuasiNewton method ,the optimal control input of nonholonomic system can be found. The result of numerical simulation shows that this scheme is effective for such system. Key words :space manipulator ;attitude control ;input parametrization ;QuasiNewton method 在现代航天器技术中 ,空间机械臂已经得到广泛的采用 ,这样不仅能降低费用也可以减少 出舱带来的危险。当航天器控制系统处于关闭状态时 ,停留在空间的航天器系统是一个自由 漂浮的无根多体系统。由于机械臂与载体的动力学耦合作用使得其动力学和运动学问题变得 很复杂。这种情况下的机械臂系统是一个非完整系统[1 ,2 ] , 国内外对于这种系统已经做了很 多的研究工作。Oriolo 和 Nakamura [3 ]提出了非完整欠驱动系统的可控性。Yih 和 Paul [4 ]采用 拟牛顿算法研究了存在约束的非完整系