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适用于空间机械臂接触作业的自适应阻抗控制

目录

1.内容描述................................................2

1.1空间机械臂接触作业的需求与挑战.......................3

1.2自适应阻抗控制概述...................................4

1.3文档结构.............................................5

2.空间机械臂力学模型与控制................................6

2.1机械臂动力学建模.....................................8

2.1.1运动学模型.......................................8

2.1.2动力学模型......................................10

2.2常规控制方法及其局限性..............................10

2.2.1位置控制........................................11

2.2.2力控制..........................................11

3.自适应阻抗控制原理.....................................13

3.1阻尼控制与阻抗控制..................................14

3.2自适应阻尼策略......................................15

3.3自适应阻抗控制架构..................................16

3.3.1模型识别........................................17

3.3.2阻抗模型参数自适应..............................20

3.3.3控制算法设计....................................21

4.自适应阻抗控制算法....................................22

4.1模型参考自适应控制..................................23

4.1.1MRAC基本原理..................................24

4.1.2MRAC算法设计...................................26

4.2其他自适应控制算法.................................27

4.2.1Neuron网络自适应控制...........................28

4.2.2模型预测控制...................................30

5.仿真与实验验证........................................31

5.1仿真平台搭建与结果分析.............................33

5.2实验平台搭建与结果对比.............................34

5.3收敛速度与鲁棒性分析...............................36

6.结论与展望............................................37

6.1研究结果总结.......................................38

6.2未来研究方向.......................................39

1.内容描述

在当前的空间机械臂技术中，接触作业是一个关键并且复杂的任务。机械臂在与物体交互时，不仅要求精确的位移控制，还需要适应性强的阻抗控制策略，以满足不同材质和形态的复杂环境需求。现有的空间机械臂接触控制方法往往固定不变，难以适应接触到不同物体的动态变化，可能导致对轻质、易损或者敏感对象造成意外损伤。针对这些问题，提出一种适用于空间机械臂接触作业的自适应阻抗控制方案显得尤为重要。

该自适应阻抗控制系统包括柔性模型建立、实时物体特性识别以及动态阻抗控制三大部分。构建机械臂柔性部件的模型，用以模拟在空间复杂力位环