控制理论与应用

作者：朱安,陈力

单位：福州大学机械工程及自动化学院,福州大学机械工程及自动化学院

关键词：双臂空间机器人; 弹簧阻尼装置; 缓冲柔顺控制; 模糊小波神经网络; 强化学习

基金：国家自然科学基金项目(11372073), 福建省机器人基础部件与系统集成创新中心专项资金项目资助.

为了避免空间机器人双臂捕获卫星操作过程中关节被冲击载荷破坏, 在电机与机械臂之间加入了一种弹簧阻尼装置(SDD). 该装置不仅能够吸收、消耗冲击能量, 还能配合所设计的缓冲柔顺策略将冲击力矩限在安全范围内. 首先, 针对捕获前的双臂空间机器人开环系统与目标卫星系统, 分别利用耗散力Lagrange方程法与Newton–Euler法建立了其动力学模型. 然后, 结合动量定理、速度约束、闭链几何约束及牛顿第三定律, 导出了捕获后的闭链混合体系统动力学模型. 针对混合体系统的缓冲柔顺控制问题, 提出一种基于模糊小波神经网络的强化学习控制策略, 该策略通过自适应惩罚单元处理原始强化信号获得二次强化信号, 具有极强的环境适应能力. 最后, 利用Lyapunov定理证明了系统的稳定性, 数值仿真验证了弹簧阻尼装置的抗冲击性能及所提策略的有效性.

来源：2022年第1期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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