[发明专利]一种空间多臂复杂连接联合体自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间多臂复杂连接联合体自适应控制方法，尤其涉及一种空间多臂复杂连接联合体高精度自适应控制方法，属于航天器姿态控制领域。 

背景技术

在机械臂运动阶段，无论是捕获还是回收段，系统的运动均为典型的多体系统，其中任一体的运动都会影响到系统中其它各体的运动状态，其运动耦合关系十分复杂；尤其当多臂协同捕获目标而形成闭链后，不仅各体的运动存在动力学耦合关系，系统还存在直接的运动约束。通常，在操作过程中，控制目标为保持平台稳定，并同时使各机械臂跟踪期望运动轨迹。在整个系统运动存在动力学耦合甚至直接的运动约束的情况下，寻求多体协调控制方法以达到上述控制目标是系统控制器设计的首要问题；其设计的主要目标是：某一运动体或运动系统的控制器设计中，寻求合适的技术手段，尽量减小系统中其他运动体的影响，使系统中所有需要控制的运动体均能够以较高精度跟踪其期望运动轨迹，从而达到多体协调控制的目的；在此基础上，控制器的设计应对外干扰和系统的参数不确定性具有较强的自适应性或鲁棒性。 

根据前面两期控制器设计思路，将联合体姿态稳定控制以及机械臂轨迹跟踪控制分开设计控制器，两者之间的耦合作为对彼此的干扰项处理。操作任务主要包括捕获阶段、质量特性参数辨识阶段以及机械臂系统回收阶段。多臂复杂连接联合体由于结构十分复杂，且机械臂系统存在柔性问题，使得其系统模型十分复杂。系统在不同的操作阶段，由于系统构型存在很大的变化，其动态性能存在很大的差异，因而其控制器设计问题也有所不同。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间多臂复杂连接联合体自适应控制方法，该方法控制精度高。 

本发明的技术解决方案是：一种空间多臂复杂连接联合体自适应控制方法，其特征在于步骤如下： 

（1）将空间多臂复杂连接联合体的自适应控制分解成联合体的姿态控制和机械臂的轨迹跟踪控制，联合体的姿态控制采用步骤（2）所示方法完成，机械臂的轨迹跟踪控制采用步骤（3）所示方法完成； 

（2）按照退步控制方法，将联合体的姿态控制模型按动力学方程与运动学方程进行退步简单自适应姿态控制器设计，具体实现过程如下： 

（2.1）首先根据联合体姿态控制要求设计参考动力学方程和参考运动学方程；参考动力学方程为：x·m=Amxm+Bmumym=Cmxm,]]>其中状态变量x_m=y_m=ω_d，I₃为3阶单位阵，ω_d为期望姿态角速度；