Modelado y estrategia de control de rotación para brazo robótico flexible espacial basado en ajuste difuso y observador de perturbaciones
Autores: Liu, Jiaqi; Li, Xiaopeng; Yin, Meng; Wei, Lai; Wang, Haozhe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado y estrategia de control de rotación para brazo robótico flexible espacial basado en ajuste difuso y observador de perturbaciones
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Tareas de operación en el espacio
Torques perturbadores
Brazo robótico flexible en el espacio
Vibración
Modelo de dinámica
Torque perturbador
Términos no lineales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
En las tareas precisas de operación espacial, el impacto de los torques perturbadores en el brazo robótico flexible del espacio (SFRA) no puede ser ignorado. Además, la estructura delgada del SFRA es muy probable que genere vibración en el brazo robótico. Estos son todos peligros potenciales ocultos en la seguridad espacial. Para cuantificar el riesgo potencial, se construye un modelo dinámico preciso del SFRA considerando el torque perturbador mediante el principio de Lagrange y el método modal asumido (AMM). Además, se comparan los efectos del torque perturbador, el orden modal y los términos no lineales en la precisión de deformación del SFRA. Se observa que el modelo dinámico simplificado al ignorar los términos no lineales (NNTs) tiene una alta precisión de modelo y es fácilmente resuelto. Por lo tanto, se elige el modelo simplificado de NNTs para derivar la función de transferencia del SFRA. Los parámetros del controlador PI se ajustan en tiempo real basándose en reglas difusas para reducir el error de seguimiento en el SFRA. Además, se diseña un observador de perturbaciones para observar y compensar el torque de perturbación en el SFRA. El método de control de ajuste de parámetros del controlador con reglas difusas basado en el observador de perturbaciones mejora significativamente la precisión del control rotacional del SFRA. Finalmente, la validez de la estrategia de control mencionada se confirma mediante análisis de simulación y resultados experimentales.
Descripción
En las tareas precisas de operación espacial, el impacto de los torques perturbadores en el brazo robótico flexible del espacio (SFRA) no puede ser ignorado. Además, la estructura delgada del SFRA es muy probable que genere vibración en el brazo robótico. Estos son todos peligros potenciales ocultos en la seguridad espacial. Para cuantificar el riesgo potencial, se construye un modelo dinámico preciso del SFRA considerando el torque perturbador mediante el principio de Lagrange y el método modal asumido (AMM). Además, se comparan los efectos del torque perturbador, el orden modal y los términos no lineales en la precisión de deformación del SFRA. Se observa que el modelo dinámico simplificado al ignorar los términos no lineales (NNTs) tiene una alta precisión de modelo y es fácilmente resuelto. Por lo tanto, se elige el modelo simplificado de NNTs para derivar la función de transferencia del SFRA. Los parámetros del controlador PI se ajustan en tiempo real basándose en reglas difusas para reducir el error de seguimiento en el SFRA. Además, se diseña un observador de perturbaciones para observar y compensar el torque de perturbación en el SFRA. El método de control de ajuste de parámetros del controlador con reglas difusas basado en el observador de perturbaciones mejora significativamente la precisión del control rotacional del SFRA. Finalmente, la validez de la estrategia de control mencionada se confirma mediante análisis de simulación y resultados experimentales.