【技术实现步骤摘要】
空间机器人捕获卫星操作的智能容错控制方法及设备
[0001]本专利技术属于卫星
，具体是空间机器人捕获卫星操作的智能容错控制方法及设备。
技术介绍
[0002]空间机器人是一类可辅助宇航员完成科学实验、出舱操作、深空探测等在轨任务的特种机器人。近年来，随着空间机器人功能的不断完善，其应用领域不断扩大。在一些精细操作场景中，譬如舱段转位对接、载荷在轨装配、航天器维护检修等，空间机器人的末端抓手需要与卫星或航天器等目标物体发生接触，从而不可避免地产生接触力。由于操作空间有限，同时也为了避免过大接触碰撞力对目标物体及抓手自身的冲击破坏，需要对空间机器人的输出位置及输出力同时进行控制。
[0003]空间机器人工作于大温差和强辐射的极端太空环境下，其传感机构及执行机构难以避免地会发生失效故障，从而严重影响空间机器人的控制精度，甚至导致在轨操作任务的失败，最终造成难以估量的经济损失。为了提高空间机器人的可靠性及使用寿命，研究空间机器人运动捕获系统的力/位容错控制具有重要的工程实际意义，目前相关研究及专利技术暂未见报道。
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.空间机器人捕获卫星操作的智能容错控制方法，其特征在于，方法包括：步骤S1：空间机器人性能指标函数和哈密顿函数定义；步骤S2：空间机器人哈密顿方程定义；步骤S3：空间机器人理想最优力或位容错控制策略设计；步骤S4：空间机器人参数识别与模型重构；步骤S5：空间机器人实际最优力或位容错控制策略设计；在所述步骤S1中：定义包含力或位跟踪误差和执行器混合故障的性能指标函数为：
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(3)其中，，，和依次为期望轨迹和期望控制力矩；为力或位跟踪误差，为正常数；为正常数；为自适应故障识别器识别的执行器混合故障；为效应函数，对于所有和，满足不等式，且其初始状态为为正定矩阵；为满足条件的控制策略的集合；基于性能指标函数，将空间机器人动力学捕获系统的哈密顿函数定义为：
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(4)其中，；和均为模型项。2.根据权利要求1所述的空间机器人捕获卫星操作的智能容错控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中：最优性能指标函数定义为：(5)根据哈密顿方程（4）和最优性能指标函数（5），最优性能指标函数满足：
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(6)。3.根据权利要求2所述的空间机器人捕获卫星操作的智能容错控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中：空间机器人动力学捕获系统的最优力或位容错控制律为：
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(7)。
4.根据权利要求3所述的空间机器人捕获卫星操作的智能容错控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中：识别未知执行器故障，设计自适应状态观测器：
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(9)其中，为空间机器人动力学捕获系统状态的观测值，和为正常数；自适应故障识别器设计为：
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(10)选取Takagi
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Sugeno模糊逻辑系统对状态空间方程中的非线性模型项和进行逼近和重构；由于和均为有界函数，根据模糊逻辑系统的通用逼近定理，存在以下等式：
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(14)
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(15)其中，和为模糊基函数向量；和为模糊逻辑系统的逼近误差，且两者满足，和为正常数；和为最优参数向量，满足：其中，、和U分别为、和x的约束集；定义可调参数向...
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