空间机械臂地面竖直方向重力补偿控制系统设计

来源：机器人杂志2020年第2期北京时间：

作者：徐永利, 李潇男, 刘勇, 杨明毅, 刘明洋

摘要：为解决大型空间机械臂地面微重力模拟实验问题，设计了一种3维主动悬吊式重力补偿系统．系统主要由水平2维直线运动单元与竖直重力平衡吊挂单元组成，在竖直方向上通过恒张力控制思想实现微重力模拟，并给出了带负载的伺服电机的数学模型．提出一种基于模糊PID（比例—积分—微分）参数整定的力/位混合控制方法，并研究了在未知负载干扰、系统干扰以及机械臂不同运动速度下控制器的控制性能．仿真实验结果表明，该控制方法能够将重力补偿精度保持在0.3% F.S （全量程）之内，使得系统具有较强的鲁棒性和动态响应能力．

关键词：空间机械臂, 微重力模拟, 恒张力控制, 模糊PID（比例—积分—微分）控制, 力/位混合控制