| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 第一章 绪论 | 第12-35页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第12页 |
| 1.2 空间机械臂高精度控制系统研究现状 | 第12-23页 |
| 1.2.1 面向精细操作的空间机械臂系统应用现状 | 第12-18页 |
| 1.2.2 高精度空间机械臂关节的结构参数与性能指标 | 第18-23页 |
| 1.3 空间机械臂柔性关节高精度控制关键技术研究现状 | 第23-33页 |
| 1.3.1 谐波齿轮传动关节动力学建模研究现状 | 第23-26页 |
| 1.3.2 面向空间应用的关节力矩传感器研究现状 | 第26-29页 |
| 1.3.3 考虑关节非线性因素的控制方法研究现状 | 第29-33页 |
| 1.4 本论文主要研究内容 | 第33-35页 |
| 第二章 空间机械臂关节非线性建模及参数辨识方法研究 | 第35-75页 |
| 2.1 引言 | 第35页 |
| 2.2 谐波齿轮传动的空间机械臂关节及其非线性特性分析 | 第35-39页 |
| 2.2.1 非线性刚度分析 | 第36页 |
| 2.2.2 迟滞特性分析 | 第36-37页 |
| 2.2.3 传动误差分析 | 第37-38页 |
| 2.2.4 非线性摩擦分析 | 第38-39页 |
| 2.3 考虑谐波齿轮非线性的关节建模方法 | 第39-43页 |
| 2.3.1 迟滞特性建模 | 第40-41页 |
| 2.3.2 传动误差建模 | 第41-42页 |
| 2.3.3 摩擦特性建模 | 第42-43页 |
| 2.4 模型参数辨识方法 | 第43-47页 |
| 2.4.1 迟滞参数辨识方法 | 第43-46页 |
| 2.4.2 传动误差参数辨识方法 | 第46-47页 |
| 2.4.3 摩擦参数辨识方法 | 第47页 |
| 2.5 关节实验平台搭建与面向空间应用的关节力矩传感器优化设计 | 第47-64页 |
| 2.5.1 关节实验平台设计 | 第47-49页 |
| 2.5.2 面向空间应用的关节力矩传感器优化设计 | 第49-64页 |
| 2.6 关节模型参数辨识实验 | 第64-69页 |
| 2.7 关节数值建模及特性分析 | 第69-73页 |
| 2.7.1 Matlab模型的建立 | 第69-70页 |
| 2.7.2 模型验证与特性分析 | 第70-73页 |
| 2.8 本章小结 | 第73-75页 |
| 第三章 考虑谐波齿轮非线性的关节位置控制与振动抑制 | 第75-101页 |
| 3.1 引言 | 第75-76页 |
| 3.2 关节传动误差特性分析 | 第76-79页 |
| 3.3 考虑谐波齿轮非线性的关节高精度位置控制器设计 | 第79-83页 |
| 3.3.1 关节位置反馈特性分析 | 第79-80页 |
| 3.3.2 非线性关节位置控制器设计 | 第80-82页 |
| 3.3.3 数值仿真 | 第82-83页 |
| 3.4 基于自适应陷波器的关节振动抑制研究 | 第83-96页 |
| 3.4.1 双二阶形式的陷波滤波器 | 第83-86页 |
| 3.4.2 陷波参数的选择原则 | 第86-87页 |
| 3.4.3 滑动离散傅里叶变换 | 第87-91页 |
| 3.4.4 基于SDFT的自适应双二阶陷波器 | 第91-94页 |
| 3.4.5 数值仿真 | 第94-96页 |
| 3.5 实验验证 | 第96-100页 |
| 3.5.1 定位控制实验 | 第96-97页 |
| 3.5.2 轨迹跟踪实验 | 第97-100页 |
| 3.6 本章小结 | 第100-101页 |
| 第四章 基于混杂动态模型的关节非线性预测控制 | 第101-136页 |
| 4.1 引言 | 第101-102页 |
| 4.2 考虑约束条件的空间机械臂关节控制系统 | 第102-110页 |
| 4.2.1 空间机械臂关节控制系统的约束条件分析 | 第102-103页 |
| 4.2.2 多约束条件下的关节控制器设计 | 第103-104页 |
| 4.2.3 基于状态空间的显式模型预测控制 | 第104-110页 |
| 4.3 基于混杂动态模型的关节非线性显式预测控制 | 第110-127页 |
| 4.3.1 含有谐波齿轮非线性的关节混杂系统模型 | 第110-119页 |
| 4.3.2 基于动态规划的混杂系统显式预测控制 | 第119-123页 |
| 4.3.3 稳定性分析 | 第123-127页 |
| 4.4 仿真与分析 | 第127-131页 |
| 4.5 实验验证 | 第131-134页 |
| 4.5.1 定位控制实验 | 第131页 |
| 4.5.2 轨迹跟踪实验 | 第131-134页 |
| 4.6 本章小结 | 第134-136页 |
| 第五章 空间机械臂实验样机的研制及实验研究 | 第136-156页 |
| 5.1 引言 | 第136页 |
| 5.2 空间机械臂地面试验样机的研制 | 第136-143页 |
| 5.2.1 机械臂控制系统结构 | 第137页 |
| 5.2.2 机械臂关节结构及传感器系统设计 | 第137-140页 |
| 5.2.3 基于FPGA的关节控制系统设计 | 第140-143页 |
| 5.3 空间机械臂的位置误差分析 | 第143-149页 |
| 5.3.1 空间机械臂的位姿描述 | 第144-145页 |
| 5.3.2 空间机械臂的位置误差建模及计算 | 第145-149页 |
| 5.4 空间机械臂位置控制实验研究 | 第149-155页 |
| 5.4.1 空间机械臂地面气浮式微重力模拟实验平台的搭建 | 第149-151页 |
| 5.4.2 定位控制实验 | 第151-153页 |
| 5.4.3 轨迹控制实验 | 第153-155页 |
| 5.5 本章小结 | 第155-156页 |
| 第六章 结论与展望 | 第156-162页 |
| 6.1 结论 | 第156-160页 |
| 6.2 展望 | 第160-162页 |
| 参考文献 | 第162-174页 |
| 附录 | 第174-181页 |
| 攻读博士学位期间发表论文及参加课题情况 | 第181-183页 |
| 致谢 | 第183页 |
