【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大型机械臂控制系统，尤其是涉及一种机械臂控制系统的动力学建模方法、装置及电子设备。
技术介绍
1、随着航天科技不断发展，在轨任务需求日益繁重，各种空间设施越来越多。空间设施主要包括卫星，空间站以及后续准备建设的大型航天器，使用和保护这些空间设施依赖于空间机械臂这一技术工具。现阶段，空间机械臂主要实现近距离卫星抓捕维修、燃料加注和百米级在轨装配；未来，规划建设的大型空间望远镜、千米级太阳能电站、深空探测中转站等超大型航天器对空间机械臂的操控距离要求越来越高。空间机械臂技术在勘探宇宙资源，建设大型空间设施扮演着重要角色，基于其的在轨服务技术已经成为各国航天技术的关键研究热点。
2、绳驱空间机械臂以肌腱绳索作为驱动媒介，通过肌腱绳索传递运动和力矩来驱动关节运动。肌腱驱动更加轻巧和柔顺，可以把驱动控制组件集中放置在远离关节处，避免关节处繁琐结构设计。目前，在控制该机械臂运动时会呈现非线性和时变性，并且绳索存在不规则因素做功导致的不确定影响因素，导致难以建立精度较高的系统模型。
3、整体而言，现有的针对绳驱空间机械臂的机械臂控制系统的动力学建模得到的系统模型的精度较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种机械臂控制系统的动力学建模方法、装置及电子设备，缓解了绳索存在不规则因素做功导致的不确定影响因素，提升针对绳驱空间机械臂的机械臂控制系统的动力学建模得到的系统模型的精度。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种机械臂控制系统的动
3、在本专利技术实施例较佳的实施方式中，根据上述机械结构，构建初始动能方程的步骤之前，上述方法包括：获取预设的上述肌腱驱动双自由度机械关节臂的基座的组成部件的质心线速度及角速度的自定义物理量；根据上述机械结构，构建初始动能方程的步骤，包括：根据上述机械结构以及自定义物理量，构建初始动能方程。
4、在本专利技术实施例较佳的实施方式中，上述组成部件包括：基座、臂杆以及吊杆。
5、在本专利技术实施例较佳的实施方式中，根据上述关系表达式，确定肌腱驱动双自由度机械关节臂的关节轴的驱动力矩方程的步骤之前，上述方法包括：根据能量守恒原理，构建上述绳索上的弹性损耗能量表达式；根据上述关系表达式，确定肌腱驱动双自由度机械关节臂的关节轴的驱动力矩方程的步骤，包括：根据上述关系表达式以及上述弹性损耗能量表达式，确定肌腱驱动双自由度机械关节臂的关节轴的驱动力矩方程。
6、在本专利技术实施例较佳的实施方式中，根据上述机械臂动力学方程以及上述机械结构，生成上述肌腱驱动双自由度机械关节臂的动力学模型的步骤之后，上述方法还包括：获取上述肌腱驱动双自由度机械关节臂的关节的自定义角度、自定义角速度以及自定义角加速度；根据上述自定义角度、上述自定义角速度以及上述自定义角加速度，设置上述动力学模型的滑模面的角度误差、角速度误差以及角加速度误差；根据上述滑模面，设置上述动力学模型的系统控制器，得到设置后的动力学模型。
7、在本专利技术实施例较佳的实施方式中，根据上述滑模面，设置上述动力学模型的系统控制器的步骤之后，上述方法还包括：获取预设的控制算法，并将上述控制算法输入到上述设置后的动力学模型中进行仿真，得到仿真效果。
8、在本专利技术实施例较佳的实施方式中，根据上述驱动力矩方程以及上述初始动能方程，确定机械臂动力学方程的步骤，包括：将上述初始动能方程的激励力矩替换为上述驱动力矩方程，确定上述机械臂动力学方程。
9、在本专利技术实施例较佳的实施方式中，上述动力学建模软件为matlab simscape。
10、第二方面，本专利技术实施例提供了一种机械臂控制系统的动力学建模装置，包括：结构获取模块，用于获取待建模的肌腱驱动双自由度机械关节臂的机械结构；关系表达式构建模块，用于根据上述机械结构，构建初始动能方程，并基于虚功原理，构建上述肌腱驱动双自由度机械关节臂的绳索做功与关节做功的关系表达式；驱动力矩方程确定模块，根据上述关系表达式，确定肌腱驱动双自由度机械关节臂的关节轴的驱动力矩方程；动力学方程更新模块，用于根据上述驱动力矩方程以及上述初始动能方程，确定机械臂动力学方程；模型生成模块，用于基于预设的动力学建模软件，根据上述机械臂动力学方程以及上述机械结构，生成上述肌腱驱动双自由度机械关节臂的动力学模型。
11、第三方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，上述电子设备包括处理器和存储器，上述存储器存储有能够被上述处理器执行的计算机可执行指令，上述处理器执行上述计算机可执行指令以实现第一方面至第一方面的第七种可能的实施方式任一项上述的机械臂控制系统的动力学建模方法。
12、本专利技术实施例具有下述有益技术效果：
13、本专利技术实施例提供了一种机械臂控制系统的动力学建模方法、装置及电子设备，包括：获取待建模的肌腱驱动双自由度机械关节臂的机械结构；根据上述机械结构，构建初始动能方程，并基于虚功原理，构建上述肌腱驱动双自由度机械关节臂的绳索做功与关节做功的关系表达式；根据上述关系表达式，确定肌腱驱动双自由度机械关节臂的关节轴的驱动力矩方程；根据上述驱动力矩方程以及上述初始动能方程，确定机械臂动力学方程；基于预设的动力学建模软件，根据上述机械臂动力学方程以及上述机械结构，生成上述肌腱驱动双自由度机械关节臂的动力学模型。该方法通过将绳索做功与关节做功的关系表达式与初始动能方程进行组合建模，缓解了绳索存在不规则因素做功导致的不确定影响因素，提升针对绳驱空间机械臂的机械臂控制系统的动力学建模得到的系统模型的精度。
14、本实施例公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
15、为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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1.一种机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，根据所述机械结构，构建初始动能方程的步骤之前，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，所述组成部件包括：基座、臂杆以及吊杆。
4.根据权利要求1所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，根据所述关系表达式，确定肌腱驱动双自由度机械关节臂的关节轴的驱动力矩方程的步骤之前，所述方法包括：
5.根据权利要求1所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，根据所述机械臂动力学方程以及所述机械结构，生成所述肌腱驱动双自由度机械关节臂的动力学模型的步骤之后，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，根据所述滑模面，设置所述动力学模型的系统控制器的步骤之后，所述方法还包括：
7.根据权利要求1所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，根据所述驱动力矩方程以及所述初始动能方程，确定机械臂动力学
8.根据权利要求1所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，所述动力学建模软件为matlab simscape。
9.一种机械臂控制系统的动力学建模装置，其特征在于，包括：
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至8任一项所述的机械臂控制系统的动力学建模方法。
...【技术特征摘要】
1.一种机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，根据所述机械结构，构建初始动能方程的步骤之前，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，所述组成部件包括：基座、臂杆以及吊杆。
4.根据权利要求1所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，根据所述关系表达式，确定肌腱驱动双自由度机械关节臂的关节轴的驱动力矩方程的步骤之前，所述方法包括：
5.根据权利要求1所述的机械臂控制系统的动力学建模方法，其特征在于，根据所述机械臂动力学方程以及所述机械结构，生成所述肌腱驱动双自由度机械关节臂的动力学模型的步骤之后，所述方法还包括：
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟得山，向润晖，邹祥祥，徐河振，徐贺杰，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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