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 machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».