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Enregistrement W4255975277 · doi:10.32920/ryerson.14649819.v1

Detumbling a Non-Cooperative Space Target With Unknown Inertial Parameters Using a Space Manipulator Subjected to End-Effector Force/Torque Limits

2021· preprint· en· W4255975277 sur OpenAlexaff
Rabindra A. Gangapersaud

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueSpace Satellite Systems and Control
Établissements canadiensToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésInertial frame of referenceTorqueControl theory (sociology)InertiaRobot end effectorFictitious forceEngineeringSpacecraftRobotComputer scienceControl (management)Aerospace engineeringPhysicsArtificial intelligenceClassical mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This study addresses the problem of detumbling a non-cooperative space target, such as a malfunctioning satellite, using a space robot for the purpose of performing on-orbit servicing. The space robot is denoted as the servicer and consists of a satellite base equipped with a robotic manipulator. The formulation of a detumbling control strategy must respect limits on the grasping force and torque at the servicer’s end-effector without knowledge of the target’s inertial parameters (mass, inertia tensor, location of center of mass). In the literature, prior studies have formulated detumbling strategies under the assumption of accurate knowledge of the target’s inertial parameters. However, obtaining accurate estimates of the target’s inertial parameters is difficult, and parameter uncertainty may lead to instability and violation of the end-effector force/torque limits. This study will address the problem of detumbling a noncooperative target with unknown but bounded inertial parameters subjected to force/torque limits at the servicer’s end-effector. In this study, two detumbling control strategies are presented. The first detumbling strategy is presented under the assumption that force/torque measurements at the end-effector are available. Detumbling of the target is achieved by applying a reference force/torque to the target that is designed to bring the target’s tumbling motion to rest subjected to force/torque limits. To ensure stable detumbling of the target, a robust compensator is designed based on bounds of the target’s unknown inertial parameters. Furthermore, once the detumbling process starts, in order to reduce the robust control gains, bounds on the target’s unknown inertial parameters are estimated in real-time. The resultant detumbling controller enables the servicer to detumble the target while complying with the target’s unknown residual tumbling motion. The second detumbling control strategy is developed without the need of end-effector’s force/torque measurements and takes into account magnitude constraints on servicer’s control inputs in the detumbling controller’s design. Detumbling is achieved by tracking a desired detumbling trajectory that is delineated subjected to end-effector force/torque limits and requires bounds on the target’s inertial parameters. The hyperbolic tangent function is utilized to model the magnitude constraints on the servicer’s control inputs, resulting in a system that is non-affine in its control inputs. As a result, an augmented model of the servicer is presented to allow the formulation of the detumbling controller. Using bounds on the target’s inertial parameters, robust adaptive control approach is utilized to design the detumbling controller with the backstepping technique in order to track the desired detumbling trajectory and to reject the gained target’s momentum. Numerical simulation studies were conducted for both detumbling control strategies utilizing a servicer equipped with a 7-degree-of-freedom (DOF) manipulator. The results demonstrate that both control strategies are capable of detumbling a non-cooperative target with unknown inertial parameters subjected to force/torque limits. Experiments conducted with a 3-DOF manipulator demonstrate that the design procedure utilized to delineate the desired detumbling trajectory in the second detumbling strategy respects force/torque limits at the end effector. The study is concluded with a discussion comparing the two proposed detumbling strategies by highlighting their advantages and disadvantages.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,163
Score d'incertitude au seuil0,999

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,228
Écart entre enseignants0,213 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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