基于高斯混合过程的空间机器人任务空间预测控制方法

来源：系统工程与电子技术杂志2023年第11期北京时间：

作者：柳子然, 戴梓健, 岳程斐, 王培基, 曹喜滨

单位：1. 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001；2. 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院, 广东 深圳 518055

摘要：针对空间机器人的精准操控需求和任务空间控制问题, 提出了一种基于高斯混合过程的模型预测控制方法。在建立的空间机器人标称模型基础上, 考虑实际工作过程中由于关节摩擦、参数测量误差导致的建模误差, 利用高斯混合过程对标称模型的不确定性进行精确、高效的分析和修正。其次, 基于修正后的模型提出了非线性模型预测控制方法, 在考虑实际物理约束, 如关节限位、输入饱和等的情况下, 实现了空间机器人基座和机械臂末端位姿对期望轨迹的直接精准跟踪。最后, 考虑航天器在轨操控中的推力器冗余配置问题, 设计了推力分配方案, 并通过仿真结果校验了所设计控制方法的有效性。

关键词：空间机器人,任务空间控制,模型预测控制,高斯混合过程

基金资助：国家自然科学基金(12372045);深圳市科技计划(JCYJ20220818102207015)