【摘 要】
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讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下，自由漂浮柔性空间机械臂的增广自适应控制和实时抑振问题。由于此类机器人系统的具有结合系统动量及动量矩守恒关系得到完全能控形式的系统动力学方程，以及系统惯性参数不符合惯常的线性函数关系的难点。为了克服上述难点，我们仅将系统动量守恒关系耦合到系统动力学方程当中，而不耦合系统动量矩守恒关系，结果得到一组欠驱动形式的系统动力学方程。该系统动力学方程的优点是关于一组组合惯
【机 构】
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福州大学机械工程及自动化学院,福州350002
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讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下，自由漂浮柔性空间机械臂的增广自适应控制和实时抑振问题。由于此类机器人系统的具有结合系统动量及动量矩守恒关系得到完全能控形式的系统动力学方程，以及系统惯性参数不符合惯常的线性函数关系的难点。为了克服上述难点，我们仅将系统动量守恒关系耦合到系统动力学方程当中，而不耦合系统动量矩守恒关系，结果得到一组欠驱动形式的系统动力学方程。该系统动力学方程的优点是关于一组组合惯性参数能保持惯常的线性函数关系。以此为基础，利用增广变量法，设计了轨迹跟踪控制的增广自适应控制方案。并根据柔性子系统的动力学特性，设计了一个基于反馈的自适应控制方案来进行快速实时抑振。由于将动量守恒定理耦合到系统动力学方程的推导过程中，所提出的控制方案具有不需要测量、反馈载体位置、移动速度和移动加速度的显著优点。系统的数值仿真，证实了所设计方法的有效性。
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轨迹优化问题作为典型的NP—HARD问题已经成为广大航天工作者研究的热点问题。由于传统确定性优化算法的局限性，各种全局优化算法已经被用于各种轨迹优化问题。根据Stanford大学Wolpert和Macready教授提出的NO FREE LUNCH 理论,没有哪种算法能够适应所有的优化问题，每一种算法只是针对具体的问题具有较好的表现。本文考虑目前广泛应用的DE、PSO、GA 算法，以小推力优化和脉冲
作大范围运动的柔性体几何非线性影响已成为近十几年来柔性多体系统动力学的研究热点之一。本文以旋转柔性梁与刚性球的点－球面碰撞问题为研究对象，采用Hertz 接触理论建立碰撞过程中的接触模型，在浮动标架下采用假设模态法建立系统动力学方程，计及柔性梁横向弯曲二次应变项引起的纵向透视缩短效应，即几何非线性影响，取得了与非线性有限元软件ABAQUS/Explicit较一致的仿真结果，说明在柔性多体系统碰撞动
被动行走是一种新的双足行走机理，对它的研究可以为有驱动的双足机器人的设计提供借鉴。本文对直腿和有膝关节的无驱动纯被动行走器进行了仿真，讨论了模型参数变化对行走速度的影响，给出了具有很高行走速度的仿真结果。
讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下，自由漂浮柔性空间机械臂的模糊滑模变结构控制和实时抑振问题。利用拉格朗日方程和模态综合法建立了柔性空间机械臂的动力学模型，以此为基础，利用增广变量法，设计了轨迹跟踪控制的滑模变结构控制方案。为了既减小抖振又保证系统响应的快速性，设计了模糊控制器，根据系统输出动态调节系统变结构等速趋近率的系数。并根据柔性子系统的动力学特性，设计了一个基于反馈的快速实时抑振方案对实
本文讨论了本体姿态受控、位置不受控制的漂浮基双臂空间机器人系统协调运动的控制问题。根据系统动量守恒关系和第二类拉格朗日方程，建立漂浮基双臂空间机器人系统的动力学方程。在此基础上，利用高斯径向基函数神经网络对系统动力学方程进行建模。然后针对系统惯性参数未知的情况，提出了一种神经网络前馈控制与常规反馈控制相结合的控制系统结构，以控制双臂空间机器人的本体姿态和机械臂各关节铰在关节空间协调地完成各自的期望
首先采用约束分解的方法将含摩擦双边约束多体系统转化成为单边约束多体系统。进一步给出两类线性互补(LCP)模型的建立方法。第一类线性互补模型是用第二类Lagrange方程建立系统的基本动力学方程，然后引入摩擦余量建立系统的LCP模型，该类模型只适用于平面运动系统。第二类线性互补模型是将摩擦锥线性化建立系统的混合LCP模型,适用于含摩擦的空间运动问题。第二类模型可进一步推广至含等式约束的多体系统，可采
研究了运动约束面含摩擦多体系统动力学方程的建立和算法问题。首先利用第一类Lagrange方程给出了系统的动力学方程，并以矩阵形式给出了这类系统摩擦力的广义力的一般表达式。为便于摩擦力和铰链约束力的分析与计算，采用笛卡尔坐标和约束方程的局部方法，使得系统的约束力与Lagrange乘子一一对应。应用增广法将微分-代数方程组转化为常微分方程组并用分块矩阵的形式给出，以便于方程的编程与计算，提高计算效率。
讨论了载体姿态受控、位置不受控制情况下，漂浮基空间机械臂载体姿态、关节协调运动的控制问题。利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系，建立了空间机械臂系统完全能控形式的系统动力学方程。以此为基础，针对空间机械臂末端爪手所持载荷参数未知的情况，设计了一种计算力矩加模糊补偿器的控制方案，计算力矩用来控制系统的标称部分，模糊补偿器用来控制系统的不确定部分，模糊补偿器的参数基于Lynapunov稳定性理论自适
研究了人手做直线运动时，上肢冗余肌肉力的分配及相应的肌肉激活系数问题。针对无约束手端的直线运动其速度曲线具有单峰、钟型等特点，通过选取能够反映该特点的手端最小抖动原则得到其运动学方程。此外，将上肢骨骼视为刚体，将肩关节和肘关节处的连接视为柱铰链连接，选取合理简化的上肢两关节6 块肌肉，建立了上肢平面运动的动力学方程。将运动学方程与动力学方程联立，求解冗余肌肉力及激活系数的问题转化为有约束非线性多变
本文讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基空间机械臂系统的控制问题。借助于增广变量法和动量守恒关系，系统动力学方程和运动Jacobi关系均可以表示为一组适当选择的组合惯性参数的线性函数。以此为基础，设计了一种空间机械臂末端爪手惯性空间轨迹跟踪的改进变结构滑模控制方案。该控制方案通过一次离线预估控制律中相关矩阵元素的上下限，从而了避免实时控制过程中重复计算系统动力学方程中科氏力、离心力项的麻烦，因此