星载两自由度机械臂动力学与阻尼控制研究

本文探讨了星载两自由度（2-DOF）机械臂的碰撞动力学与稳定控制问题，由作者郜志鹏和徐晓慧合作完成，发表在《中国科技论文在线》上。他们的研究焦点集中在航天器搭载的双轴机械臂系统上，这是空间机器人技术的重要组成部分。 文章首先对研究对象的运动学特性进行了深入分析，这是理解机械臂动态行为的基础。通过运用拉格朗日第二类方程（Lagrange's equations of the second kind），他们建立了该系统精确的动力学模型，这个模型能够描述机械臂在空间中的运动和受力情况，包括惯性、重力和约束力的影响。 在动力学建模过程中，作者将捕获碰撞现象简化为单一的碰撞力，这一简化使得复杂的真实碰撞场景得以简化处理，同时确保了动力学方程的准确性。这一步骤对于确保机械臂在执行任务时能够有效地应对可能发生的碰撞至关重要。 接着，他们关注到了机械臂关节处的扭簧和阻尼效应，这是实现稳定控制的关键要素。通过建立相应的数学模型，这些非线性组件被纳入整体动力学模型中，使得控制系统的设计更加精细和有效。扭簧有助于吸收冲击能量，而阻尼则有助于减小振动，保持系统的动态稳定性。 作者采用Matlab这样的专业软件进行数值求解，验证了所建立的数学模型的正确性和阻尼控制策略的有效性。通过仿真和实验验证，他们证明了这种控制方法能够在实际操作中确保星载机械臂在空间环境中的可靠运行和稳定性能。 这篇论文提供了星载两自由度机械臂在空间环境中的动力学分析和控制策略，对于提高航天器任务执行的精确性和可靠性具有重要意义。它不仅对现有机械臂设计有理论指导作用，也为未来太空探索中机械臂的设计和控制技术发展奠定了坚实的基础。