Singularity-Robust Full-Pose Workspace Control of Space Manipulators with Non-Zero Momentum
Notice bibliographique
Résumé
We address the end-effector full-pose tracking control problem in free-floating space manipulators, experiencing constant non-zero linear and angular momentum. The aim is to develop an output-tracking (workspace) control law free of singularities due to parameterizing the end-effector motion and being robust against singularities of the input-output decoupling matrix (generalized Jacobian matrix). Space manipulators are modelled as open-chain multi-body systems with single- and multidegree-of-freedom joints, whose kinematics and dynamics are formulated on the Special Euclidean group SE(3). Such systems exhibit conserved (not necessarily zero) total momentum when operating in the free-floating regime, which we use to systematically reduce their dynamical equations by eliminating the base spacecraft’s motion. To avoid parameterizing the end-effector motion, we consider its full pose as the system output and develop a novel feedback linearization technique on the matrix Lie group SE(3) in the reduced phase space of the space manipulator. We then propose an intrinsic feedforward, feedback proportional-integral-derivative workspace controller involving a coordinate-free pose error function on SE(3) and velocity error on its Lie algebra. Using a Lyapunov candidate, this controller is proven to stabilize the end-effector pose to a feasible desired trajectory. The input-output decoupling matrix in the proposed control law can lose rank at some regions of the configuration space; hence, we implement a singularity-robust inverse, derived from the damped least squares method, to avoid impractical joint torques in these regions. The developed controller is implemented on a 7-degree-of-freedom manipulator onboard a spacecraft and its efficacy and robustness are demonstrated trough series of simulations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».