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空间机械臂建模、规划与控制PDF电子书下载

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• 作 者：陈钢着
• 出 版 社：
• 出版年份：2019
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图书介绍： 查看图书目录点击购买PDF全本电子书 上一篇：服装面料与辅料手册 第2版下一篇：生路 剧本 《空间机械臂建模、规划与控制》目录 标签：建模 规划 控制 机械 空间

第1章 空间机械臂发展现状及关键技术1

1.1 空间机械臂概述2

1.1.1 空间机械臂的研究意义2

1.1.2 空间机械臂的构成3

1.1.3 空间机械臂的分类5

1.2 国内外空间机械臂发展现状6

1.2.1 国外典型空间机械臂发展现状6

1.2.2 我国空间机械臂发展概况11

1.2.3 空间机械臂基本参数与功能总结12

1.3 空间机械臂应用分析14

1.3.1 空间机械臂应用的影响因素分析14

1.3.2 空间机械臂应用的技术分析16

1.4 空间机械臂规划与控制关键技术17

1.4.1 空间机械臂运动学建模17

1.4.2 空间机械臂动力学建模19

1.4.3 空间机械臂任务规划21

1.4.4 空间机械臂路径规划与轨迹优化22

1.4.5 空间机械臂接触碰撞控制24

1.4.6 空间机械臂柔顺控制26

1.5 小结28

第2章 空间机械臂运动学模型39

2.1 机械臂连杆间几何关系的描述方法40

2.1.1 T矩阵法40

2.1.2 D-H法42

2.1.3 MDH法44

2.1.4 MCPC法46

2.1.5 旋量法49

2.1.6 机械臂建系方法总结52

2.2 空间机械臂位置级运动学问题52

2.2.1 空间机械臂位置级正运动学问题53

2.2.2 空间机械臂位置级逆运动学问题54

2.3 空间机械臂速度级运动学问题60

2.3.1 空间机械臂速度级正运动学问题60

2.3.2 空间机械臂速度级逆运动学问题67

2.3.3 算例：2自由度自由漂浮机械臂系统运动学建模69

2.4 小结73

第3章 空间机械臂动力学模型75

3.1 机械臂动力学建模方法76

3.1.1 牛顿-欧拉法76

3.1.2 拉格朗日法77

3.1.3 凯恩法80

3.1.4 空间算子代数法82

3.1.5 哈密尔顿法87

3.1.6 机械臂动力学建模方法总结88

3.1.7 典型动力学建模方法在空间机械臂上的应用89

3.2 机械臂柔性动力学建模方法97

3.2.1 基于假设模态法的机械臂柔性动力学建模方法98

3.2.2 基于集中质量法的机械臂柔性动力学建模方法100

3.2.3 基于有限元法的机械臂柔性动力学建模方法106

3.2.4 机械臂柔性变形表征方法总结110

3.2.5 典型柔性动力学建模方法在空间机械臂上的应用110

3.3 小结122

第4章 空间机械臂任务规划125

4.1 空间机械臂任务规划框架126

4.2 基于分层任务网络的空间机械臂任务规划方法128

4.2.1 分层任务网络规划器介绍129

4.2.2 空间机械臂分层任务网络规划域130

4.2.3 空间机械臂分层任务网络化简133

4.2.4 仿真算例135

4.3 基于改进图的空间机械臂任务规划方法137

4.3.1 空间机械臂任务规划要素表征137

4.3.2 基于模拟退火算法图拓展改进140

4.3.3 多约束条件下融合多目标的任务规划解提取142

4.3.4 仿真算例144

4.4 小结148

第5章 空间机械臂路径规划149

5.1 关节空间路径规划150

5.1.1 基于梯形速度插值函数的路径规划150

5.1.2 基于多项式插值函数的路径规划155

5.1.3 仿真算例157

5.2 笛卡儿空间路径规划161

5.2.1 点到点路径规划161

5.2.2 连续跟踪路径规划164

5.2.3 基于视觉伺服的路径规划171

5.2.4 仿真算例173

5.3 非完整路径规划174

5.3.1 非完整路径规划的数学描述175

5.3.2 非完整路径规划问题的求解176

5.3.3 仿真算例177

5.4 小结179

第6章 空间机械臂轨迹优化基本理论181

6.1 空间机械臂轨迹优化模型建立182

6.1.1 优化目标182

6.1.2 约束条件188

6.1.3 轨迹优化模型191

6.2 空间机械臂轨迹优化问题求解192

6.2.1 单目标轨迹优化方法192

6.2.2 多目标轨迹优化方法193

6.3 仿真算例196

6.4 小结204

第7章 考虑运动特性的空间机械臂轨迹优化205

7.1 空间机械臂避奇异路径规划206

7.1.1 空间机械臂奇异问题转化206

7.1.2 空间机械臂奇异条件分析207

7.1.3 基于末端速度修改的空间机械臂避奇异路径规划212

7.1.4 仿真算例215

7.2 空间机械臂避障路径规划218

7.2.1 基于A＊算法的空间机械臂构型空间避障路径规划218

7.2.2 基于多传感器信息的空间机械臂实时避障路径规划226

7.2.3 仿真算例231

7.3 空间机械臂重复运动规划238

7.3.1 空间机械臂重复运动优化算子239

7.3.2 基于重复运动优化算子的空间机械臂重复运动规划242

7.3.3 仿真算例245

7.4 小结248

第8章 典型工况下空间机械臂轨迹优化251

8.1 空间机械臂低速运动轨迹优化252

8.1.1 低速运动特性影响因素分析252

8.1.2 低速空载运动轨迹优化265

8.1.3 低速重载运动轨迹优化270

8.2 空间机械臂负载操作轨迹优化278

8.2.1 空间机械臂负载能力评估278

8.2.2 面向大负载点到点路径规划任务的空间机械臂轨迹优化284

8.2.3 面向大负载连续跟踪路径规划任务的空间机械臂轨迹优化292

8.3 小结303

第9章 空间机械臂接触碰撞控制307

9.1 空间机械臂接触碰撞动力学方程308

9.1.1 空间机械臂离散接触碰撞动力学方程308

9.1.2 空间机械臂连续接触碰撞动力学方程313

9.1.3 仿真算例315

9.2 空间机械臂碰前构型优化320

9.2.1 空间机械臂构型优化目标函数的建立320

9.2.2 空间机械臂构型优化策略设计324

9.2.3 仿真算例326

9.3 空间机械臂碰后稳定控制331

9.3.1 空间机械臂末端位姿补偿控制331

9.3.2 空间机械臂基座姿态自运动调整336

9.3.3 仿真算例339

9.4 小结341

第10章 空间机械臂柔顺控制343

10.1 机械臂柔顺控制方法344

10.1.1 力/位混合控制法344

10.1.2 阻抗控制法351

10.1.3 自适应控制法352

10.1.4 机械臂柔顺控制方法总结353

10.2 环境干扰力作用下空间机械臂接触力柔顺控制355

10.2.1 已知环境干扰力作用下的接触力柔顺控制355

10.2.2 未知环境干扰力作用下的接触力柔顺控制368

10.3 不确定模型下空间机械臂自适应柔顺控制371

10.3.1 机械臂动力学模型不确定下的空间机械臂自适应柔顺控制371

10.3.2 环境刚度模型下不确定的空间机械臂自适应柔顺控制378

10.4 小结385

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摘要：本文以《空间机械臂建模、规划与控制.pdf电子书版文档下载》为中心，详细阐述了空间机械臂建模、规划与控制的理论与实践。文章从建模方法、规划策略和控制算法三个方面进行了深入探讨，旨在为空间机械臂的研究与应用提供有益的参考。

1、建模方法

空间机械臂建模是研究其运动学和动力学的基础。本文首先介绍了常用的建模方法，如刚体动力学模型、连杆动力学模型和有限元模型等。接着，详细分析了这些模型的优缺点，并针对空间机械臂的特点，提出了适用于空间机械臂的建模方法。

在建模过程中，考虑到空间机械臂的复杂性和不确定性，本文采用了多体动力学方法，通过建立机械臂的动力学方程，实现了对机械臂运动状态的精确描述。此外，还引入了自适应控制方法，以提高建模的鲁棒性和适应性。

通过建模方法的研究，为后续的规划与控制提供了可靠的理论基础，为空间机械臂在实际应用中的性能优化提供了有力支持。

2、规划策略

空间机械臂的规划策略是确保其完成任务的关键。本文从任务规划、路径规划和运动规划三个方面对空间机械臂的规划策略进行了详细阐述。

在任务规划方面，本文提出了基于遗传算法的任务规划方法，通过优化机械臂的运动轨迹，实现了对复杂任务的快速求解。在路径规划方面，本文采用了A*算法，通过搜索最优路径，提高了机械臂的运动效率。在运动规划方面，本文引入了逆运动学方法，实现了对机械臂运动轨迹的精确控制。

通过规划策略的研究，为空间机械臂在实际应用中的任务执行提供了有效的解决方案，为提高机械臂的作业效率提供了有力保障。

3、控制算法

空间机械臂的控制算法是实现其精确运动的关键。本文从PID控制、自适应控制和模糊控制三个方面对空间机械臂的控制算法进行了详细阐述。

在PID控制方面，本文针对空间机械臂的动态特性，设计了具有自适应能力的PID控制器，提高了控制器的鲁棒性和适应性。在自适应控制方面，本文引入了自适应律，实现了对控制器参数的实时调整，提高了控制器的性能。在模糊控制方面，本文设计了模糊控制器，通过模糊推理实现了对机械臂运动的精确控制。

通过控制算法的研究，为空间机械臂在实际应用中的运动控制提供了有效的解决方案，为提高机械臂的作业精度提供了有力支持。

4、实践应用

本文以《空间机械臂建模、规划与控制.pdf电子书版文档下载》为依据，对空间机械臂在实际应用中的案例进行了分析。通过分析案例，总结了空间机械臂在实际应用中的优势和不足，为后续的研究提供了有益的借鉴。

在实践应用方面，本文以空间机械臂在空间站维护、卫星捕获和空间探测等领域的应用为例，详细介绍了空间机械臂在实际应用中的技术难点和解决方案。通过实践应用的研究，为空间机械臂在实际应用中的性能优化提供了有益的参考。

总结：

本文从建模方法、规划策略、控制算法和实践应用四个方面对空间机械臂进行了深入研究，为空间机械臂的研究与应用提供了有益的参考。随着空间技术的不断发展，空间机械臂将在未来发挥越来越重要的作用。

本文由nayona.cn整理

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