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学者姓名：陈力
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Abstract ：
Aiming at the problem that the joints were easily destroyed by the impact torque during the process of dual-arm space robot on-orbit capturing satellite，a compliance control algorithm based on reinforcement learning was proposed．First，the dynamic models of dual-arm space robot and the satellite system before capture were derived by the Lagrange approach and Newton-Euler method．Then，based on the impulse theorem，the geometrical conditions and Newton's third law，the dynamic model of the hybrid system of space robot and the satellite after capture was established．Considering the unstable hybrid system，a buffer compliance reinforcement learning controller was proposed． The real-time optimization control strategy was generated by interaction with dynamic environment，which could realize optimal control of the stabilization phase．Numerical simulation results show that the proposed control strategy can reduce the impact torque by 54.2% at most，while ensuring the joint impact torque to be limited to a safe range during stabilization phase，which can avoid damage from the impact torque for the joint. © 2024 Huazhong University of Science and Technology. All rights reserved.
Keyword ：
Compliance control Compliance control Compliant mechanisms Compliant mechanisms Environmental regulations Environmental regulations Learning systems Learning systems Orbits Orbits Reinforcement learning Reinforcement learning Robots Robots Satellites Satellites Stabilization Stabilization Torque Torque
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| GB/T 7714 | Ai, Haiping , Kaixin, E. , Zhu, An et al. Study on compliance control of space robot capturing satellite based on reinforcement learning [J]. | Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition) , 2024 , 52 (5) : 150-157 . |
| MLA | Ai, Haiping et al. "Study on compliance control of space robot capturing satellite based on reinforcement learning" . | Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition) 52 . 5 (2024) : 150-157 . |
| APA | Ai, Haiping , Kaixin, E. , Zhu, An , Chen, Li . Study on compliance control of space robot capturing satellite based on reinforcement learning . | Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition) , 2024 , 52 (5) , 150-157 . |
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Abstract ：
针对目前军用机场传统液压挂弹系统作业时间长、人力成本高、挂载精度低等问题，设计一种智能挂弹机器人以提高挂弹作业效率.首先，完成智能挂弹机器人的机械结构总体设计；其次，对智能挂弹机器人最关键的举升机构进行静力学和运动学分析，建立起举升机构力矩平衡方程和运动学方程；最后，通过机械系统动力学自动分析(automatic dynamic analysis of mechanical systems, ADAMS)仿真计算举升机构在作业过程中的推力变化和末端托盘速度变化情况.实验结果表明，所设计的举升机构性能达到了预期要求，同时仿真结果也可为智能挂弹机器人的举升电力系统设计和选型提供可靠的数据支持.
Keyword ：
ADAMS仿真 ADAMS仿真 举升机构 举升机构 智能挂弹机器人 智能挂弹机器人 机械结构设计 机械结构设计
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| GB/T 7714 | 杜嘉宇 , 权宇超 , 韩大鹏 et al. 智能挂弹机器人结构设计与举升机构仿真分析 [J]. | 福州大学学报(自然科学版) , 2024 , 52 (02) : 191-197 . |
| MLA | 杜嘉宇 et al. "智能挂弹机器人结构设计与举升机构仿真分析" . | 福州大学学报(自然科学版) 52 . 02 (2024) : 191-197 . |
| APA | 杜嘉宇 , 权宇超 , 韩大鹏 , 陈力 . 智能挂弹机器人结构设计与举升机构仿真分析 . | 福州大学学报(自然科学版) , 2024 , 52 (02) , 191-197 . |
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Abstract ：
针对空间机器人双臂捕获卫星过程中的关节易受冲击力矩而破坏的问题，提出一种基于强化学习的柔性控制方法．首先，针对捕获前双臂空间机器人及卫星系统，分别利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法推导得其动力学模型；然后结合冲量定理、位置约束关系及牛顿第三定律，建立捕获后空间机器人与卫星形成混合体系统的动力学模型．针对失稳的混合体系统，提出一种缓冲柔顺强化学习控制方案，该方案通过系统与环境的动态交互来实时优化控制策略以实现镇定过程的最优控制．仿真结果表明：所提控制方案最大可减少54.2%的冲击力矩，并在镇定阶段确保关节冲击力矩限制在安全范围内，从而保护关节免受冲击力矩的破坏．
Keyword ：
双臂捕获卫星操作 双臂捕获卫星操作 强化学习 强化学习 柔性机构 柔性机构 空间机器人 空间机器人 缓冲柔顺控制 缓冲柔顺控制 闭链系统 闭链系统
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| GB/T 7714 | 艾海平 , 鄂凯欣 , 朱安 et al. 基于强化学习的空间机器人柔性捕获控制研究 [J]. | 华中科技大学学报(自然科学版) , 2024 , 52 (05) : 150-157 . |
| MLA | 艾海平 et al. "基于强化学习的空间机器人柔性捕获控制研究" . | 华中科技大学学报(自然科学版) 52 . 05 (2024) : 150-157 . |
| APA | 艾海平 , 鄂凯欣 , 朱安 , 陈力 . 基于强化学习的空间机器人柔性捕获控制研究 . | 华中科技大学学报(自然科学版) , 2024 , 52 (05) , 150-157 . |
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Abstract ：
针对势能守恒系统中的关节力矩和阻尼展开分析，依据第二类拉格朗日方程建立动力学模型，并结合仿真进行验证分析.结果表明，关节力矩、弹簧组件中阻尼是影响被动式微低重力模拟系统平衡的关键控制参量.同时，根据系统受激励后的特性提出一种阻尼系数取值的单曲函数定量约束的方法，并进行案例研究，为相关系统的平衡性研究提供定量依据和分析方法.
Keyword ：
关节力矩 关节力矩 动力学建模 动力学建模 被动补偿 被动补偿 重力补偿 重力补偿 阻尼 阻尼
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| GB/T 7714 | 兰超 , 韩大鹏 , 王兆魁 et al. 基于势能守恒的被动式微低重力模拟系统平衡因素 [J]. | 福州大学学报(自然科学版) , 2024 , 52 (02) : 184-190 . |
| MLA | 兰超 et al. "基于势能守恒的被动式微低重力模拟系统平衡因素" . | 福州大学学报(自然科学版) 52 . 02 (2024) : 184-190 . |
| APA | 兰超 , 韩大鹏 , 王兆魁 , 陈力 . 基于势能守恒的被动式微低重力模拟系统平衡因素 . | 福州大学学报(自然科学版) , 2024 , 52 (02) , 184-190 . |
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Abstract ：
为解决位姿不受控情况下柔性关节空间机器人系统预抓取阶段的关节跟踪控制和振动问题，采用拉格朗日方程并结合动量守恒原理进而建立漂浮基三杆柔性关节空间机器人系统动力学方程。为提高柔性关节的等效刚度，引入关节柔性补偿的方法；即根据奇异摄动理论，将柔性关节空间机器人系统分解为慢变系统和快变系统。在此基础上，针对慢变系统设计以时延估计为主框架的滑模控制方法，同时与低通滤波器相结合消除滑模控制带来的系统抖振问题；针对快变系统设计线性速度差值反馈控制系统，抑制柔性关节给系统带来的柔性振动问题。通过仿真验证空间机械臂能够在有限时间内快速、稳定地跟踪上期望轨迹，证实该控制方案具有较好的鲁棒性和可靠性。
Keyword ：
低通滤波器 低通滤波器 关节柔性补偿 关节柔性补偿 时延估计 时延估计 柔性关节空间机器人 柔性关节空间机器人 滑模变结构控制 滑模变结构控制
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| GB/T 7714 | 徐河振 , 于潇雁 , 张宇涵 et al. 基于低通滤波器的柔性关节空间机器人时延估计跟踪控制 [J]. | 国防科技大学学报 , 2024 , 46 (04) : 142-149 . |
| MLA | 徐河振 et al. "基于低通滤波器的柔性关节空间机器人时延估计跟踪控制" . | 国防科技大学学报 46 . 04 (2024) : 142-149 . |
| APA | 徐河振 , 于潇雁 , 张宇涵 , 陈力 . 基于低通滤波器的柔性关节空间机器人时延估计跟踪控制 . | 国防科技大学学报 , 2024 , 46 (04) , 142-149 . |
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Abstract ：
相比地面环境，太空环境中机器人系统暴露在宇宙射线中更容易受到外部干扰，且因难以维护和燃料消耗等原因带来的质量和惯性等系统参数变化使得其更容易存在系统不确定性。针对载体位置不受控的漂浮基空间机器人系统存在系统不确定性和外部干扰的问题，提出了一种基于变论域模糊控制的轨迹跟踪控制方法。在使用计算力矩控制器求解标称系统控制力矩的基础上，使用变论域模糊控制对系统不确定性和外界干扰带来的误差进行补偿。论域范围的实时变化使变论域模糊控制可以适用于不同时刻的不同误差范围，从而有效提高了系统的响应速度，减小了系统的稳态跟踪误差。最后通过李雅普诺夫方法证明控制方案的稳定性，并通过数值仿真证明了控制方法的有效性。
Keyword ：
变论域模糊控制 变论域模糊控制 外部干扰 外部干扰 数值仿真 数值仿真 空间机器人 空间机器人 自适应控制 自适应控制
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| GB/T 7714 | 韩子航 , 陈力 , 韩大鹏 . 基于变论域模糊补偿的空间机器人自适应控制 [J]. | 南京航空航天大学学报 , 2024 , 56 (03) : 424-431 . |
| MLA | 韩子航 et al. "基于变论域模糊补偿的空间机器人自适应控制" . | 南京航空航天大学学报 56 . 03 (2024) : 424-431 . |
| APA | 韩子航 , 陈力 , 韩大鹏 . 基于变论域模糊补偿的空间机器人自适应控制 . | 南京航空航天大学学报 , 2024 , 56 (03) , 424-431 . |
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Abstract ：
近年来,随着太空探索步伐的不断加快,以大型空间站和太空望远镜为代表的大型空间设施在轨集群建造任务获得了相关学者日益广泛的关注与研究。此类任务的设计与实施,促进了空间机器人在轨集群操控技术的蓬勃发展。然而,受任务需求、操作时间、机载通信能力和计算能力等诸多因素限制,空间机器人集群高性能协同编队控制方法设计极具挑战。针对有向通信拓扑下存在外部扰动的空间机器人集群,本文提出了一种基于事件触发机制的分布式固定时间输出反馈鲁棒协同控制方法。首先,对于只有部分跟随者空间机器人可以获得领航者空间机器人角位移与角速度等状态信息的问题,设计了一个基于积分滑模的固定时间状态观测器来重构领航者空间机器人的状态信息。其次,对于空间机器人难以测量自身角速度信息的情况,设计了一个固定时间滑模角速度识别器,实现对空间机器人角速度信息的固定时间估计。然后,结合固定时间状态观测器和固定时间滑模角速度识别器,设计一种基于事件触发机制的分布式固定时间输出反馈鲁棒协同控制器,显著减小了控制器到执行器间的通信频次。结合代数图论和Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的全局固定时间收敛性与鲁棒性,通过数值仿真验证所提出的鲁棒协同控制策略的有效性和优越性。所提控制方法可丰富和发展空间机器人集群协同控制基础理论,且对于开发具有自主知识产权的空间机器人集群高性能服役关键技术具有重要的现实意义。
Keyword ：
事件触发 事件触发 分布式协同控制 分布式协同控制 固定时间控制 固定时间控制 空间机器人 空间机器人
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| GB/T 7714 | 雷荣华 , 陈力 , 付晓东 . 基于事件触发机制的空间机器人集群分布式固定时间鲁棒协同控制 [C] //第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会 . 2024 . |
| MLA | 雷荣华 et al. "基于事件触发机制的空间机器人集群分布式固定时间鲁棒协同控制" 第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会 . (2024) . |
| APA | 雷荣华 , 陈力 , 付晓东 . 基于事件触发机制的空间机器人集群分布式固定时间鲁棒协同控制 第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会 . (2024) . |
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Abstract ：
随着空间装置的在轨服务需求越来越迫切,空间机械臂已成为世界各航天大国的研究热点。空间机械臂作为航天领域的关键技术之一,在航天器的在轨组装、在轨维修、在轨燃料加注等在轨服务中起到关键作用。国际空间站组装建造、维修和应用的经验表明,利用空间机械臂可以在恶劣太空环境下辅助或代替航天员完成在轨操作任务,提高空间操作和应用的安全性和效益,大幅度降低了探索太空的成本与风险。因此,空间机械臂的系统动力学与控制问题受到密切关注。针对漂浮基空间机械臂系统的轨迹跟踪问题,提出了一种固定时间控制方法。在固定时间收敛的框架下,分别提出了基于模型的控制方法和神经网络学习的方法。神经网络用于处理系统内的不确定分量,而径向基函数神经网络用于逼近动力学模型中的不确定部分,它具有优异的非线性逼近能力和先进的全局逼近能力。根据李亚普诺夫稳定性理论,证明了闭环系统的稳定性,轨迹跟踪误差收敛于零附近的一个小区域。仿真结果表明,所提控制方法具有优异的轨迹跟踪性能,能在固定时间内收敛并补偿系统的不确定项,验证了该控制算法的有效性。
Keyword ：
固定时间 固定时间 径向基函数神经网络 径向基函数神经网络 空间机械臂 空间机械臂 轨迹跟踪 轨迹跟踪
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| GB/T 7714 | 江磊 , 艾海平 , 朱安 et al. 基于神经网络的漂浮基空间机械臂固定时间控制研究 [C] //第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会 . 2024 . |
| MLA | 江磊 et al. "基于神经网络的漂浮基空间机械臂固定时间控制研究" 第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会 . (2024) . |
| APA | 江磊 , 艾海平 , 朱安 , 陈力 . 基于神经网络的漂浮基空间机械臂固定时间控制研究 第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会 . (2024) . |
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Abstract ：
The on-orbit operation of insertion and extraction of space robots is a technology essential to the assembly and maintenance in orbit, satellite fuel filling, failed satellite recovery, especially modular in-orbit assembly of micro-spacecraft. Therefore, the force/posture impedance control for the on-orbit operation of insertion and extraction is studied. Firstly, the dynamic model of space robots' system in the form of uncontrolled carrier position and controlled attitude is derived by using the momentum conservation principle. Through the kinematic constraints of the replacement component plug, the Jacobi relationship of the plug motion in the base coordinate system is established. Secondly, to achieve the output force control of the plug during the on-orbit operation of insertion and extraction, a second-order linear impedance model is established based on the dynamic relationship between the plug posture and its output force and the impedance control principle. Then, in order to improve the stability, robustness, and adaptability of the controller, an adaptive Radial Basis Function Neural Network (RBFNN) is used to approximate the uncertainties in the dynamic model for the force/posture control of the plug. Finally, the stability of the system is verified by the Lyapunov principle. The simulation results show that the designed neural network impedance control strategy can achieve a control accuracy of less than 10(-3) rad for the plug's attitude tracking error, less than 10(-3) m for its position tracking error, and less than 0.5 N for its output force tracking error.
Keyword ：
impedance control impedance control insertion and extraction insertion and extraction micro-spacecraft micro-spacecraft on-orbit assembly on-orbit assembly RBFNN RBFNN space robot space robot
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| GB/T 7714 | Liu, Dongbo , Chen, Li . Space Robot On-Orbit Operation of Insertion and Extraction Impedance Control Based on Adaptive Neural Network [J]. | AEROSPACE , 2023 , 10 (5) . |
| MLA | Liu, Dongbo et al. "Space Robot On-Orbit Operation of Insertion and Extraction Impedance Control Based on Adaptive Neural Network" . | AEROSPACE 10 . 5 (2023) . |
| APA | Liu, Dongbo , Chen, Li . Space Robot On-Orbit Operation of Insertion and Extraction Impedance Control Based on Adaptive Neural Network . | AEROSPACE , 2023 , 10 (5) . |
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Abstract ：
A space robot inevitably impacts a satellite in a capture operation. If its fragile joints are not protected, they may be damaged, resulting in failure of the capture operation. Thus, a spring damper buffer device (SDBD) is added between the joint motors and manipulators to absorb the impact energy, and provide a compliance strategy matched with the SDBD for stable control of the hybrid system. The dynamic modes of the dual-arm space robot open-loop system and target satellite system are established by the Lagrange function before capture. From the momentum theorem, velocity constraints, closed-chain geometric constraints, and Newton's third law, the closed-chain dynamic model of the hybrid system after capture is obtained, and the impact effect and impact force are calculated. For stable control of the hybrid system while limiting joint? impact torque within the safe range, an adaptive fractional-order super-twisting sliding mode compliance control strategy matching the SDBD is proposed. It can effectively improve the fast convergence and trajectory tracking performance of the system whose velocity and acceleration cannot be measured. The stability of the hybrid system is demonstrated by the Lyapunov theorem, and the anti-impact performance of the SDBD and the effectiveness of the compliance strategy are demonstrated through numerical simulation.
Keyword ：
capture satellite operation capture satellite operation compliance control compliance control dual-arm space robot dual-arm space robot fractional-order control fractional-order control spring damper buffer device spring damper buffer device super-twisting sliding mode control super-twisting sliding mode control
Cite：
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| GB/T 7714 | Zhu, An , Ai, Haiping , Chen, Li . FSTSMC Compliance Control for Dual-Arm Space Robot With SDBD Capture Satellite Operation [J]. | JOURNAL OF COMPUTATIONAL AND NONLINEAR DYNAMICS , 2023 , 18 (6) . |
| MLA | Zhu, An et al. "FSTSMC Compliance Control for Dual-Arm Space Robot With SDBD Capture Satellite Operation" . | JOURNAL OF COMPUTATIONAL AND NONLINEAR DYNAMICS 18 . 6 (2023) . |
| APA | Zhu, An , Ai, Haiping , Chen, Li . FSTSMC Compliance Control for Dual-Arm Space Robot With SDBD Capture Satellite Operation . | JOURNAL OF COMPUTATIONAL AND NONLINEAR DYNAMICS , 2023 , 18 (6) . |
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