自由飞行空间机器人运动控制及仿真PDF电子书下载

目录 1

第一章　绪论 1

1.1　空间机器人的概念及分类 1

1.2　FFSR的主要用途及研究意义 5

1.3　FFSR的研究现状 6

1.3.1　基本理论的研究 6

1.3.2　地面实验平台的研制 8

1.3.3 空间试验系统的开发 9

1.4　本书概要 10

第二章　FFSR运动学模型及运动特性 12

2.1　DFFSR的运动学模型 12

2.1.1　DFFSR的模型及参数定义 12

2.1.2　运动学方程 13

2.2　DFFSR通用运动学模型 21

2.2.1　运动学方程 21

2.2.2　运动学分析 23

2.3　DFFSR的运动特性 24

2.3.1　姿态干扰特性 24

2.3.3　非完整性 25

2.3.2　冗余特性 25

2.4　DFFSR的工作空间及其划分 26

2.4.1　工作空间 26

2.4.2　工作空间划分 28

2.4.3　连杆质量对工作空间的影响 29

2.5　多臂FFSR运动学模型 29

2.5.1　运动学模型 29

2.5.2　运动学方程 31

2.6　小结 33

3.1.1 多层前馈神经网络的逼近能力 34

3.1.2 多层前馈神经网络的学习算法 34

3.1　前馈神经网络的逼近能力和学习算法 34

第三章　基于神经网络的空间机器人参数辨识 34

3.2　非线性同伦综合学习算法 35

3.2.1 同伦BP学习算法 35

3.2.2　非线性同伦BP学习算法 36

3.2.3　非线性同伦综合学习算法 38

3.2.4　各种算法的性能比较 38

3.3　FFSR参数辨识 39

3.3.1　基于神经网络的参数辨识算法 39

3.3.2　计算机仿真 41

3.4　小结 43

第四章　FFSR捕捉目标运动规划 44

4.1 FFSR运动规划 44

4.2　FFSR控制算法 45

4.2.1　分解运动速度控制 45

4.2.2　分解运动加速度控制 46

4.2.3　机械臂典型运动分析 46

4.3　FFSR捕捉静态目标路径规划 48

4.3.1　捕捉静态目标策略 48

4.3.2　捕捉静态目标路径规划算法 49

4.3.3　计算机仿真 51

4.4　FFSR捕捉动态目标路径规划 52

4.4.1　捕捉运动目标策略 52

4.4.2　捕捉运动目标路径规划算法 53

4.4.3　计算仿真 54

4.5　FFSR避免碰撞路径规划 54

4.5.1　双向双启发函数 54

4.5.2　避免碰撞路径规划算法 55

4.5.3　计算机仿真 56

4.6　小结 56

5.1　FFSR的姿态控制方法 57

第五章　基于受限最小干扰图的姿态控制 57

5.2　干扰图与增强干扰图 59

5.2.1　干扰图 59

5.2.2　增强干扰图 59

5.3　姿态干扰计算及受限最小干扰图 61

5.3.1　姿态干扰计算 61

5.3.2　受限最小干扰图 63

5.3.3　RMDM图与EDM图的比较 65

5.4　基于RMDM的姿态控制算法 66

5.4.1　零姿态干扰的计算 66

5.4.2　基于RMDM的姿态控制算法 67

5.4.3　计算机仿真 69

5.5　小结 71

第六章　基于姿态稳定的冗余FFSR运动规划 72

6.1　基于姿态稳定的冗余多臂FFSR运动分析 72

6.1.1　FFSR冗余性分析 72

6.1.2　姿态受限广义雅可比矩阵 72

6.1.3　分解运动速度控制 74

6.1.4　动力学奇异点与回避 75

6.2　基于ARGJM的FFSR运动规划 75

6.2.1 自由浮游状态下捕捉目标运动规划 75

6.2.2 自由飞行状态下捕捉目标运动规划 76

6.2.3　计算机仿真 77

6.3　小结 81

第七章　FFSR姿态控制综合算法 82

7.1　卫星的姿态控制 82

7.2　基于姿态干扰预测的姿态控制算法 83

7.2.1　基本思想 83

7.2.2　理论分析 84

7.2.3　计算机仿真 85

7.3.1　复合姿态控制算法 87

7.3　FFSR复合姿态控制算法 87

7.3.2　捕捉目标后的空间作业运动规划 89

7.4　小结 91

第八章　基于关节力矩的FFSR运动控制算法 92

8.1　关节驱动力矩递推算法 92

8.1.1　运动模型 92

8.1.2　FFSR的速度分析 94

8.1.3　FFSR的加速度分析 95

8.1.4　FFSR的关节驱动力矩计算公式 96

8.2　基于关节力矩的捕捉目标控制算法 97

8.2.2　FFSR捕捉目标控制算法 98

8.2.1　控制策略 98

8.3　计算机仿真 99

8.4　小结 103

第九章　FFSR模糊运动控制算法 104

9.1　模糊逻辑和分级模糊控制器 104

9.2　基于模糊规则的机器人运动控制算法 105

9.2.1　二自由度机器人的基于模糊规则的控制器设计 106

9.2.2　三连杆FFSR的基于模糊规则的控制器设计 108

9.2.3　基于模糊逻辑的FFSR路径规划算法 109

9.4　小结 110

9.3　计算机仿真 110

第十章　FFSR飞行轨迹优化 111

10.1　FFSR飞行轨迹优化模型 111

10.1.1　单FFSR接近静止目标飞行轨迹优化 111

10.1.2　单FFSR截击运动目标飞行轨迹优化 114

10.1.3 多FFSR飞行轨迹优化 116

10.2　参数优化方法 117

10.3　计算机仿真 118

10.3.1 单FFSR接近静止目标飞行轨迹优化仿真 118

10.3.2　单FFSR截击运动目标飞行轨迹优化仿真 119

10.4　小结 120

10.3.3 多FFSR飞行轨迹优化仿真 120

第十一章　多个FFSR协调操作控制算法 122

11.1　多FFSR运动学模型 122

11.1.1　运动学模型 122

11.1.2　运动学方程 123

11.2　多FFSR动力学模型 126

11.2.1　关节力递推式 126

11.2.2　动力学方程 127

11.3.1　协调控制方案 129

11.3　协调控制算法 129

11.3.2　稳定性分析 130

11.4　计算机仿真 131

11.5　小结 133

第十二章　FFSR地面实验平台 134

12.1　地面实验平台系统组成 134

12.2　机器人模型 135

12.3　主控板 136

12.3.1　控制板总体方案设计 136

12.3.2　直流电机的模糊控制算法 137

12.4.1　FFSR地面实验平台全局视觉方案 139

12.4　视觉系统 139

12.4.2　视觉系统软件的工作原理 142

12.5　操作台 143

12.5.1　操作台显示信息 143

12.5.2　操作台命令 144

12.6　规划系统 145

12.6.1　捕捉策略 145

12.6.2　基于广义雅可比矩阵捕捉目标的运动规划 146

12.6.3　基于姿态受限广义雅可比矩阵捕捉目标的运动规划 146

12.7　无线通信系统 147

12.8.1 网络系统构成 148

12.8　网络系统 148

12.8.2　服务器端的框架 149

12.8.3　控制台结构 149

12.9　气浮系统 150

12.10　仿真实验 150

12.10.1　捕捉目标 150

12.10.2　操作目标 151

12.10.3　对接目标 151

12.11　小结 152

参考文献 153