[發明專利]一種輸入受限的空間非合作目標可控質量邊界確定方法

有效

• 申請號: 201710386957.8
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107153354B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 袁建平;陳詩瑜;朱戰霞;代洪華;魏錦源
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種輸入受限的空間非合作目標可控質量邊界確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、通過設定目標/本體質量比系數，得到含有該系數的組合體轉動慣量表達式的具體方法如下：

設定質量比系數，替換目標質量相關項：

設定目標/本體質量比k_m：

目標轉動慣量：

其中I₃為3×3的單位矩陣，r為球半徑；

得到含有該系數的組合體轉動慣量表達式：

其中J_C為組合體轉動慣量；J_B,J_M分別為本體基座和機械臂的轉動慣量；J_T為非合作目標的轉動慣量；^CR_(*)為旋轉矩陣；r_ET為機械臂末端至目標質心的矢量；r_C(*)是組合體質心到組合體各部分質心矢量；m_B,m_M,m_T分別為本體，機械臂，目標的質量，為組合體轉動慣量，J_C0為組合體慣量的已知部分；

步驟二：設計輸入受限下的組合體姿態控制律，得到目標/本體質量比與受限控制輸入之間的關系如下

其中sat(u)為輸入受限的控制力矩；k₁為控制系數；ω_e為角速度誤差；ω_Cd為期望角速度；^dR_C為體坐標系與期望坐標系之間的轉換矩陣；為關于期望角速度的函數；為關于機械臂末端至目標質心矢量的函數；設定Ω₁＝^dR_Cω_Cd，L(*)為線性變化，k_m為目標/本體質量比，m_B代表本體質量；

步驟三、結合控制律，通過非線性規劃計算最大質量邊界的具體方法如下：

其中sgn(*)為符號函數；為最大控制輸入，k_m為目標/本體質量比，u_C1,u_C2,u_C3為控制輸入，k₁為為控制系數，ω_e為角速度誤差，m_B代表本體質量，Ω₁＝^dR_Cω_Cd，L(*)為線性變化，為關于機械臂末端至目標質心矢量的函數，選擇迭代：

其中α_k為服從Erlang分布的隨機步長，u_Ci為控制輸入，d_k為搜索方向。