Control de Cumplimiento de un Manipulador Espacial Impulsado por Cables Basado en un Modo de Conducción Híbrido de Fuerza-Posición
Autores: Xiang, Runhui; Xu, Hejie; Li, Xinliang; Zhu, Xiaojun; Meng, Deshan; Xu, Wenfu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control de Cumplimiento de un Manipulador Espacial Impulsado por Cables Basado en un Modo de Conducción Híbrido de Fuerza-Posición
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Manipuladores espaciales impulsados por cables
Distribución de fuerzas
Método de control de cumplimiento
Control cooperativo multi-cable
Esquema de control
Modo de accionamiento híbrido de fuerza y posición
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
El control cooperativo de múltiples cables es esencial para que los manipuladores espaciales impulsados por cables logren servicios en órbita, como el mantenimiento de naves espaciales defectuosas, la inyección de combustible, el ensamblaje en órbita y la eliminación de basura orbital. Para evitar que los cables se aflojen o se tensen en exceso, la fuerza en cada cable debe distribuirse adecuadamente. La distribución de la fuerza entre diferentes cables requiere ajustes en tiempo real; de lo contrario, el sistema puede volverse inestable. Este documento propone un método de control de cumplimiento basado en el modo de accionamiento híbrido de fuerza y posición para abordar los desafíos del control cooperativo de múltiples cables. En primer lugar, se establece la relación de mapeo entre el espacio de cables y el espacio de juntas del manipulador espacial impulsado por cables. Luego, se deriva la relación de mapeo de fuerza para esta estructura. El esquema de control categoriza los cables en dos tipos: cables del lado activo y cables del lado antagonista. El control de posición y el control de fuerza se implementan por separado, reduciendo significativamente los requisitos computacionales y mejorando el rendimiento general del sistema de control. Finalmente, se demuestra la viabilidad del algoritmo propuesto a través de simulaciones y se compara con el método de control PID. Al seguir la misma trayectoria, el método propuesto reduce el error de seguimiento en un 49.14% y la fuerza máxima en un 58.58% en comparación con el método de control PID, abordando eficazmente el problema de la distribución de fuerza en el control coordinado de múltiples cuerdas.
Descripción
El control cooperativo de múltiples cables es esencial para que los manipuladores espaciales impulsados por cables logren servicios en órbita, como el mantenimiento de naves espaciales defectuosas, la inyección de combustible, el ensamblaje en órbita y la eliminación de basura orbital. Para evitar que los cables se aflojen o se tensen en exceso, la fuerza en cada cable debe distribuirse adecuadamente. La distribución de la fuerza entre diferentes cables requiere ajustes en tiempo real; de lo contrario, el sistema puede volverse inestable. Este documento propone un método de control de cumplimiento basado en el modo de accionamiento híbrido de fuerza y posición para abordar los desafíos del control cooperativo de múltiples cables. En primer lugar, se establece la relación de mapeo entre el espacio de cables y el espacio de juntas del manipulador espacial impulsado por cables. Luego, se deriva la relación de mapeo de fuerza para esta estructura. El esquema de control categoriza los cables en dos tipos: cables del lado activo y cables del lado antagonista. El control de posición y el control de fuerza se implementan por separado, reduciendo significativamente los requisitos computacionales y mejorando el rendimiento general del sistema de control. Finalmente, se demuestra la viabilidad del algoritmo propuesto a través de simulaciones y se compara con el método de control PID. Al seguir la misma trayectoria, el método propuesto reduce el error de seguimiento en un 49.14% y la fuerza máxima en un 58.58% en comparación con el método de control PID, abordando eficazmente el problema de la distribución de fuerza en el control coordinado de múltiples cuerdas.