自由漂浮空间机器人避奇异规划—跟踪算法

来源：信息与控制杂志2016年第3期北京时间：

作者：庞哲楠, 张国良, 吴戈, 羊帆, 陈志侃

摘要：针对路径相关空间内自由漂浮空间机器人无法进行有效跟踪控制的问题，设计了一种避奇异轨迹规划—跟踪算法，用于完成路径相关空间机械臂末端轨迹跟踪控制的任务．首先，分析奇异条件并设定安全边界曲线，求解回避奇异的基座姿态角阈值，从而得到避奇异参考轨迹及初始状态值．接着，利用自由漂浮空间机器人非线性动力学模型具有状态依赖参数的类线性结构特点，基于状态依赖Riccati方程设计跟踪控制器对末端速度进行跟踪，保证闭环系统的局部渐近稳定性．所提方法克服了传统方法将工作空间约束在路径无关空间的缺点．仿真结果表明，该算法具有比比例微分（proportional derivative，PD）控制更高的跟踪精度．同时，在存在输入干扰的情况下仍然能够实现有效跟踪．

关键词：自由漂浮空间机器人, 运动控制, 动力学奇异性, 状态依赖Riccati方程