中文摘要：

针对机械臂在操作工具和对象时存在的参数不确定性，国内外学者提出了许多能够处理参数不确定性的机械臂自适应控制方法，但是把这些方法应用于复杂多自由度机械臂时却受到计算效率的严重限制。因此，本项目将研究一类计算效率高的机械臂迭代自适应控制算法，利用空间矢量工具研究自适应控制算法的迭代实现。考虑到估计惯量矩阵的一致正定性在自适应观测器设计、逆动力学自适应控制、自由漂浮机械臂自适应控制中的重要地位，将研究保证机械臂估计惯量矩阵一致正定的参数估计方法。为说明迭代控制算法的性能，建立具有代表性的6自由度机械臂的动力学模型，以该模型为仿真对象考查控制系统的跟踪精度和动态性能。针对当前和未来的空间任务对高性能空间机械臂的广泛需求，研究一类自由漂浮空间机械臂迭代自适应控制算法，并探讨保证航天器估计惯量矩阵一致正定的参数估计方法。以6自由度自由漂浮空间机械臂为仿真对象，考查迭代自适应控制算法的性能。

结论摘要：

机械臂自适应控制在处理操作工具和对象的不确定性方面具有独特的优势和适应性，但是自适应控制方法的低计算效率限制了自适应控制的应用。本项目对机械臂自适应控制的计算效率问题进行了深入的研究，基于空间矢量工具研究了自适应控制算法的递推实现问题。 1）针对固定基座机械臂，提出了递推直接自适应控制统一框架，把现有的结果包含该框架下；提出了关节滤波力矩模型的递推实现方案，计算复杂度为O(n^2)，在此基础上给出了递推复合自适应控制算法；提出了一种保证估计惯量矩阵一致正定的参数估计方法，推广已有结果至机械臂各杆参数均未知的情况；以一个一般6自由度机械臂为仿真对象，考查了算法的性能。 2）针对自由漂浮空间机械臂，提出了一种递推自适应控制方法，并给出了保证航天器估计惯量矩阵一致正定的参数估计方法；以一个6自由度空间机械臂为仿真对象，考查了算法的性能。此外，开展了项目计划以外的一些研究工作 1）提出了一种自由漂浮机械臂自适应逆动力学控制方法，并同无源自适应控制方法进行了对比研究。 2）研究了多个航天器的姿态同步问题，提出了一种分析基于Euler参数的PD控制作用下多航天器姿态收敛特性的方法，称之为循环回路约束分析；研究结果表明，无需对各航天器的初始状态做任何假设，系统即收敛至姿态一致状态。 3）提出了一种主从机械臂任务空间双边遥操作控制问题，姿态耦合取为基于Euler参数的非线性耦合，基于该耦合给出了一种时延鲁棒遥操作控制方法，把现有的仅适用于任务空间位置同步的策略推广至任务空间位置/姿态同步的情况。 4）研究了多个Euler-Lagrange系统（机器人）的同步问题，提出了一种实现加权平均一致的自适应控制方法；在存在通讯时间延迟的情况下，提出了一种实现比例化的加权平均的自适应控制方法；提出一种保证各Euler-Lagrange系统位置、速度都一致的自适应控制方法，且保证速度收敛至其初始速度的加权平均。