空间机械臂使用可靠性系统控制理论与优化控制方法

目录
前言
第1章 空间机械臂使用可靠性系统控制基本概念 1
1.1 空间机械臂使用可靠性系统控制概念提出 1
1.2 空间机械臂应用过程特征分析 1
1.3 空间机械臂使用可靠性系统控制概念内涵 2
1.4 基于使用可靠度的空间机械臂使用可靠性建模 3
1.4.1 基于贝叶斯估计的壁间机械臂实时可靠性评价 3
1.4.2 基于粒子滤披的空间机械臂实时可靠性评价 13
1.4.3 小结 23
1.5 本章小结 24
第2章 空间机械臂使用可靠性系统控制模型 25
2.1 引言 25
2.2 使用可靠性多约束多变量综合优化模型 26
2.3 使用可靠性系统控制模型 27
2.4 空间机械臂运动平稳性优化方法 29
2.5 空间机械臂使用可靠性系统控制调度策略 42
2.6 本章小结 47
第3章 空间机械臂使用可靠性影晌因素与控制变量映射关系 48
3.1 引言 48
3.2 使用可靠性影响因素梳理 48
3.2.1 使用可靠性影响因素 49
3.2.2 控制变量 49
3.2.3 中间响应层因素 50
3.3 使用可靠性影响因素与控制变量映射关系 53
3.3.1 中间响应层因素与控制变量间的数学关系 53
3.3.2 使用可靠性影响因素与控制变量间的数学关系 61
3.4 控制变量灵敏度分析 62
3.5 本章小结 83
第4章 多约束多准则空间机械臂任务规划方法 84
4.1 引言 84
4.2 空间机械臂任务规划框架构建 85
4.3 空间机械臂任务剖面分析 87
4.3.1 分层任务网络规划器介绍 87
4.3.2 空间机械臂分层任务网络规划域 89
4.3.3 些间机械臂分居任务网络求解 92
4.4 空间机械臂任务中间点规划及优化 94
4.4.1 A算法介绍 94
4.4.2 基于改进A算法任务中间点规划 95
4.4.3 基于虚拟障碍的双臂任务中间点规划 102
4.5 仿真验证 103
4.5.1 物体转移任务剖面分析算例 104
4.5.2 移动任务中间点规划仿真 105
4.5.3 多臂系统任务中间点规划仿真 106
4.6 本章小结 108
第5章 多约束多目标空间机械臂轨迹优化方法 109
5.1 引言 109
5.2 空间机械臂多约束多目标轨迹优化问题建模 110
5.2.1 多约束多目标优化问题数学模型 110
5.2.2 空间机械臂任务约束条件分析 111
5.2.3 空间机械臂任务优化目标分析 113
5.2.4 最优化问题求解方法 116
5.3 空间机械臂多约束多目标轨迹优化方法应用 118
5.3.1 面向大负载点到点任务的空间机械臂轨迹优化 119
5.3.2 考虑动力学特性的空间机械臂轨迹优化 136
5.4 本章小结 145
第6章 时变动态约束下空间机械臂运动控制方法 146
6.1 引言 146
6.2 空间机械臂关节动力学模型 146
6.2.1 空间机械臂关节非线性特性分析 146
6.2.2 引人摩擦和迟滞非线性的空间机械臂关节动力学模型 150
6.2.3 空间机械臂非线性关节的动力学模型仿真 153
6.3 关节动态参数辨识与补偿 156
6.3.1 空间机械臂关节的摩擦辨识与补偿 156
6.3.2 空间机械臂关节的迟滞辨识与补偿 162
6.3.3 空间机械臂关节的摩擦和迟滞辨识与补偿仿真 168
6.4 动态时变约束下关节运动控制策略 172
6.5 本章小结 176
第7章 空间机械臂故障自处理与参数调整策略 177
7.1 引言 177
7.2 空间机械臂关节故障自处理策略分析 177
7.3 空问机械臂故障后性能评估 179
7.3.1 基于蒙特卡罗法的机械臂容错空间分析 179
7.3.2 基于美节可靠性的可靠容错工作空间 180
7.3.3 基于可操作度指标的空间机械臂灵巧性分析 183
7.4 空间机械臂故障后模型重构方法 187
7.4.1 关节和连杆的标号规则 187
7.4.2 基于DH 参数方法运动学建模 189
7.4.3 单关节锁定下的模型重构 193
7.4.4 数值仿真验证 199
7.5 考虑故障容错性能的空间机械臂轨迹优化 201
7.5.1 空间机械臂关节构型集合求解方法 202
7.5.2 基于多项式插值的关节轨迹规划 203
7.5.3 基于多目标粒子群的全局容错轨迹优化过程 205
7.5.4 数值仿真验证 209
7.6 关节故障后参数突变抑制方法 212
7.6.1 基于动力学可操作度的冗余度机械臂关节参数突变抑制 213
7.6.2 关节失效时空同机械臂参数突变抑制控制策略研究 222
7.7 本章小结 237
第8章 总结与展望 239
参考文献 243