空间组合机器人控制方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本技术涉及机器人控制的，具体而言，涉及一种空间组合机器人控制方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、随着空间站建设、空间碎片清除和在轨服务等空间任务的日益丰富，本体空间机器人捕获另一空间目标后构建的空间组合机器人广泛存在。由于空间组合机器人捕获后构型变化较大，惯性特性难以准确获取。此外，由于非合作目标不存在机动能力，空间组合机器人的控制能力将受到严格限制。因此，空间组合机器人的姿态控制是一个迫切而棘手的问题。

2、尽管存在上述困难，但现在文献中有各种各样的姿态控制方案，如滑模控制、自适应控制、输出反馈控制、反步控制以及预设性能控制等。然而，上述方法得到的是一个非线性闭环系统，不便于精确控制。而通过全驱系统（fas）方法设计的控制器，可以使闭环系统成为具有期望特征值的常线性系统。而作为fas方法的一个重要应用，空间机器人控制受到了广泛关注。然而，现有的基于fas方法的空间机器人控制工作中暂时未考虑到执行器故障的情形，因此，执行器故障会严重影响空间机器人系统的控制性能。

3、因此，为了解决现有的空间组合机器人控制方法会因为执行器故障等问题而严重影响空间组合机器人系统的控制性能的技术问题，亟需一种空间组合机器人控制方法、装置、电子设备及存储介质。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种空间组合机器人控制方法、装置、电子设备及存储介质，通过基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，结合机器人姿态跟踪动力学二阶模型及不确定性方程，对空间组合机器人进行控制，解决现有的空间组合机器人控制方法会因为执行器故障等问题而严重影响空间组合机器人系统的控制性能的问题，采用光滑函数对空间组合机器人的饱和执行器进行调整，并在空间组合机器人的控制器中引入努斯鲍姆函数，提高了空间组合机器人的控制效率。

2、第一方面，本技术提供了一种空间组合机器人控制方法，包括步骤：

3、获取空间组合机器人的动力学数据；

4、通过光滑函数方法，建立所述动力学数据对应的机器人姿态跟踪动力学二阶模型；

5、基于所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型，采用时延估计方法，计算得到所述空间组合机器人的不确定性方程；

6、根据基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，结合所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型和所述不确定性方程，对所述空间组合机器人进行控制。

7、本技术提供的空间组合机器人控制方法可以实现对空间组合机器人进行控制，通过基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，结合机器人姿态跟踪动力学二阶模型及不确定性方程，对空间组合机器人进行控制，解决现有的空间组合机器人控制方法会因为执行器故障等问题而严重影响空间组合机器人系统的控制性能的问题，采用光滑函数对空间组合机器人的饱和执行器进行调整，并在空间组合机器人的控制器中引入努斯鲍姆函数，提高了空间组合机器人的控制效率。

8、可选地，通过光滑函数方法，建立所述动力学数据对应的机器人姿态跟踪动力学二阶模型，包括：

9、根据所述动力学数据，构建所述空间组合机器人的动力学模型；

10、通过所述光滑函数方法，优化所述动力学模型，得到所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型。

11、本技术提供的空间组合机器人控制方法可以实现对空间组合机器人进行控制，通过光滑函数方法，优化基于动力学数据构建的动力学模型，得到机器人姿态跟踪动力学二阶模型，通过机器人姿态跟踪动力学二阶模型可以对空间组合机器人进行控制，有利于提高空间组合机器人的控制效率。

12、可选地，所述动力学模型包括姿态动力学方程和运动学方程；所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型包括优化后的姿态动力学方程和优化后的运动学方程。

13、可选地，根据所述动力学数据，构建所述空间组合机器人的动力学模型，包括：

14、根据所述动力学数据，构建所述空间组合机器人的初级动力学模型；

15、基于所述空间组合机器人的转动惯量特性，优化所述初级动力学模型，得到二级动力学模型；

16、根据预设的执行器故障模型和预设的执行器约束条件，对所述二级动力学模型进行优化，得到所述空间组合机器人的动力学模型。

17、可选地，基于所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型，采用时延估计方法，计算得到所述空间组合机器人的不确定性方程，包括：

18、将所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型中的参数整合为多个整合表达式；

19、基于多个所述整合表达式，调整所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型，得到整合方程；

20、采用所述时延估计方法，根据所述整合方程，计算得到所述空间组合机器人的不确定性方程。

21、可选地，根据基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，结合所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型和所述不确定性方程，对所述空间组合机器人进行控制，包括：

22、构建所述基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器；

23、基于所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型和所述不确定性方程，结合所述基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，对所述空间组合机器人进行控制。

24、本技术提供的空间组合机器人控制方法可以实现对空间组合机器人进行控制，通过机器人姿态跟踪动力学二阶模型、不确定性方程和基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，对空间组合机器人进行控制，提高了空间组合机器人的控制效率。

25、可选地，构建所述基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，包括：

26、构建与所述空间组合机器人对应的全驱系统方法设计控制器；

27、基于努斯鲍姆函数法，对所述全驱系统方法设计控制器进行改进，得到所述基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器。

28、第二方面，本技术提供了一种空间组合机器人控制装置，用于对空间组合机器人进行控制，包括：

29、获取模块，用于获取空间组合机器人的动力学数据；

30、建立模块，用于通过光滑函数方法，建立所述动力学数据对应的机器人姿态跟踪动力学二阶模型；

31、计算模块，用于基于所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型，采用时延估计方法，计算得到所述空间组合机器人的不确定性方程；

32、控制模块，用于根据基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，结合所述机器人姿态跟踪动力学二阶模型和所述不确定性方程，对所述空间组合机器人进行控制。

33、该空间组合机器人控制装置，通过基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，结合机器人姿态跟踪动力学二阶模型及不确定性方程，对空间组合机器人进行控制，解决现有的空间组合机器人控制方法会因为执行器故障等问题而严重影响空间组合机器人系统的控制性能的问题，采用光滑函数对空间组合机器人的饱和执行器进行调整，并在空间组合机器人的控制器中引入努斯鲍姆函数，提高了空间组合机器人的控制效率。

34、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，运行如前文所述空间组合机器人控制方法中的步骤。

35、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行如前文所述空间组合机器人控制方法中的步骤。

36、有益效果：本技术提供的空间组合机器人控制方法、装置、电子设备及存储介质，通过基于努斯鲍姆函数法改进的全驱系统方法设计控制器，结合机器人姿态跟踪动力学二阶模型及不确定性方程，对空间组合机器人进行控制，解决现有的空间组合机器人控制方法会因为执行器故障等问题而严重影响空间组合机器人系统的控制性能的问题，采用光滑函数对空间组合机器人的饱和执行器进行调整，并在空间组合机器人的控制器中引入努斯鲍姆函数，提高了空间组合机器人的控制效率。