Partial attitude stabilization underactuated control with disturbance observers for post-captured space robot
Partial attitude stabilization underactuated control with disturbance observers for post-captured space robot
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捕获后空间机器人的扰动观测器部分姿态稳定欠驱动控制
DOI：
10.1016/j.jfranklin.2020.03.014
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发表时间：
2020-05
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Qiu Li
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen Shiyu;Zhang Bo;Yan Peiguang;Wang Zheng;Yuan Jianping;Qiu Li
针对后捕获空间机器人在未知环境扰动和重力梯度矩作用下的欠驱动特性，提出了一种接管控制器。引入（w, z）参数来描述姿态，并在考虑空间机器人轨道运动的基础上推导出扩展运动学。为了消除扰动对欠驱动轴的影响，提出了驱动轴和欠驱动轴的扰动观测器。基于扩展运动学和观测器，采用运动控制器实现姿态稳定。此外，还推导了一种动态控制器，以实现后捕获空间机器人绕特定轴的部分镇定。证明了控制器的收敛性。仿真结果表明，状态变量收敛于需求值，欠驱动轴角速度保持恒定。
In this study, a takeover controller is proposed for a post-captured space robot with the underactuated property under the effect of unknown environmental disturbances and the gravitational gradient moment. The (w, z) parameter is introduced to describe the attitude, and an extended kinematics is derived by the additional consideration of the orbital motion of the space robot. To eliminate the effect of disturbances on the underactuated axis, two disturbance observers is proposed for the actuated axes and underactuated axis. Based on the extended kinematics and the observers, a kinematic controller is applied to stabilize the attitude. Moreover, a dynamic controller is derived to achieve the partial stabilization of the post-captured space robot around the specific axis. The convergences of the controllers are proven. The simulation results show that the state variables converge to demand values, and the angular velocity of the underactuated axis maintains at a constant value.
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