[发明专利]一种基于机械臂驱动的飞行器位姿耦合快速稳定控制方法

摘要

本发明涉及一种基于机械臂驱动的飞行器位姿耦合快速稳定控制方法，建立了考虑关节质心偏置因素的机械臂驱动的飞行器位姿耦合运动学模型，同时考虑了初始线动量和角动量的影响，作为控制律设计的模型基础。根据飞行器的初始位姿误差，基于多项式方法确定参考位姿有限时间收敛轨迹，其中，所确定的多项式系数需满足关节角、关节角速度与关节角加速度约束。本发明所提出的飞行器位姿快速稳定控制方法无需消耗化学推进剂，能够提升在轨飞行器的使用寿命；本发明所提出的快速稳定控制方法能够确保飞行器位姿误差在合理给定的时间内收敛，动态性能好，同时能够保证机械臂关节运动满足角约束、角速度约束以及角加速度约束。

主权项

1.一种基于机械臂驱动的飞行器位姿耦合快速稳定控制方法，飞行器携带一条n自由度机械臂，具有n个转动关节，每两个转动关节之间由臂杆连接，转动关节Jn通过臂杆Bn连接末端执行器；其特征在于，包括如下步骤：(1)获取飞行器系统参数和任务参数；(2)根据飞行器系统参数和任务参数计算初始线动量P0和初始角动量L0；(3)设定收敛时间Tr，根据飞行器任务参数，设计参考运动轨迹；(4)根据参考运动轨迹确定参考指令关节角速度矢量(5)根据参考指令关节角速度矢量计算指令关节角Θ_r和指令关节角加速度矢量并判断是否满足约束条件，若满足，则进入步骤(6)，若不满足，增大收敛时间T_r，返回步骤(3)；(6)根据当前时刻飞行器任务参数，确定当前时刻耦合矩阵Hb(t)，控制矩阵Hbm(t)，初始动量相关矩阵H0(t)；(7)根据耦合矩阵H_b(t)，控制矩阵H_bm(t)，初始动量相关矩阵H₀(t)确定指令角速度矢量(8)输出当前时刻指令关节角速度矢量返回步骤(6)。