在航天在轨作业场景中，漂浮基空间机械臂是对接、抓取、维修任务的核心执行机构；与地面机械臂不同，漂浮基座无固定约束，基座与机械臂存在强动力学耦合，控制难度更高。本文基于 Matlab 搭建3 自由度漂浮基机械臂仿真模型，完整实现：三段多项式平滑轨迹规划、PD 闭环力矩控制、动力学数值求解、2D 实时动画可视化；包含全套原理公式、代码逻辑、仿真结果。在航天在轨作业场景中，漂浮基空间机械臂是对接、抓取、维修任务的核心执行机构；与地面机械臂不同，漂浮基座无固定约束，基座与机械臂存在强动力学耦合，控制难度更高。本文基于 Matlab 搭建3 自由度漂浮基机械臂仿真模型，完整实现：三段多项式平滑轨迹规划、PD 闭环力矩控制、动力学数值求解、2D 实时动画可视化；包含全套原理公式、代码逻辑、仿真结果。
- 动力学模型构建
漂浮基座：平面内 3 个运动自由度（X 向平动、Y 向平动、偏角旋转ψ）
作业机械臂：串联 3 转动关节q1,q2,q3
状态量：
在轨微重力环境忽略重力项，漂浮机械臂标准动力学方程如下：
太空漂浮基基座完全自由、无外力锚定，机械臂任意关节运动产生的连杆惯性力、科氏力、离心力都会全额反推基座，造成基座漂移/姿态偏转，整个漂浮系统仅存在内力耦合，无外部重力/地基约束力：
连杆加速/减速，产生惯性力FI，根据作用力与反作用力：连杆动→必反向推基座：
二、PD控制
偏差：
控制率：
基座纠偏力：
第一段：只动基座角度 → 手臂不动，无反力
第二段：只动基座 XY → 手臂不动，无反力
第三段：只动手臂 → 基座已经到位，PD 平稳抵消反力
三、效果如下：
视频效果如下：
作者简介：长期从事机器人/控制/规划/数学建模领域相关研究，涉及机械臂、轮式机器人、四足机器人、移动机械臂、轮足、机械双臂的建模及控制仿真。 接机器人/控制/规划领域毕业论文辅导 无论你是想入门避障、轨迹规划、轨迹优化、机械臂协同、人机协作、机器人轨迹跟踪，还是完全看不懂文献、对未来比较迷茫或者找工作不知如何下手，我都能提供专业建议，助你少走弯路。高效完成科研。 欢迎交流、讨论，3531225003@qq.com