摘要：针对航天器姿态跟踪任务,考虑一种配置2个独立动量交换型执行机构的欠驱动航天器,提出了一种基于横截函数的任意姿态轨迹跟踪控制律。利用三维特殊正交群SO(3)建立航天器姿态运动学方程,并基于动量守恒条件,将动力学方程与运动学统一写成以执行机构输出角动量为控制输入的降阶系统。利用横截条件与lie代数秩条件构造基于SO(3)的横截函数,其本质为能够任意逼近平衡点的一个嵌入子流形,并基于横截函数与姿态误差建立降阶跟踪控制系统的伴随系统。针对伴随系统,提出了一种光滑静态反馈控制律,利用Morse函数证明了对于任意轨迹闭环系统的最终有界稳定性。进一步针对可行轨迹,基于零动态系统设计了横截函数的参数自调整律,使得在零动态时横截函数趋近跟踪系统的平衡点,证明了闭环系统具有指数稳定性。最后,通过数值仿真验证了提出控制器的有效性。

摘要：lie群lie代数理论在机器人机构学中有着重要应用。E3中刚体的连续运动对应于lie群SE(3)上的一条连续曲线。运动旋量^ξ∈se(3)作为lie群SE(3)的lie代数元素,将刚体运动与lie群SE(3)联系起来了。根据se(3)与SE(3)之间的指数映射及刚体运动的叠加定理建立串联机器人正向运动指数积公式,从而解析表达出虚拟的刚体运动。伴随刚体的空间运动,刚体边缘曲线在E3空间扫掠出了一张曲面。用计算机图形学与几何造型的方法,获得与刚体运动相对应的,用nurbs表达的建筑几何造型曲面。