Un método de control de velocidad basado en la pasividad para la simulación hardware-en-el-bucle de operaciones robóticas espaciales
Autores: He, Jun; Shen, Mingjin; Gao, Feng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un método de control de velocidad basado en la pasividad para la simulación hardware-en-el-bucle de operaciones robóticas espaciales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Hardware
Simulación HIL
Estrategia de control basada en pasividad
Divergencia de velocidad
Amortiguamiento por contacto
Estimación en tiempo real
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La simulación hardware-in-the-loop (HIL) es un enfoque importante para probar las operaciones robóticas espaciales, generando dinámicas virtuales de flotación libre en instalaciones robóticas. Sin embargo, este enfoque sufre de divergencia de velocidad debido al retraso temporal intrínseco en el bucle de control. Este artículo propone una estrategia de control basada en pasividad para manejar la divergencia de la simulación. Se modela un sistema de simulación HIL con un robot industrial y se analizan sus problemas de divergencia a través de simulaciones numéricas. Luego, al representar el sistema de simulación HIL en una red de pasividad, se establece el observador de pasividad (PO) del sistema dinámico. El PO incluye el efecto de un amortiguamiento de contacto real en el flujo de energía de la red de pasividad durante un proceso de contacto. Así, se define un controlador de pasividad. Además, se presenta un método de estimación en tiempo real para el amortiguamiento de contacto. Finalmente, se implementan experimentos de colisión contra una pared virtual y experimentos de colisión reales. Los resultados experimentales muestran que la divergencia de la simulación debido al retraso temporal puede ser prevenido por la estrategia de control propuesta, y que las características de velocidad con alta fidelidad se representan en el sistema de simulación HIL.
Descripción
La simulación hardware-in-the-loop (HIL) es un enfoque importante para probar las operaciones robóticas espaciales, generando dinámicas virtuales de flotación libre en instalaciones robóticas. Sin embargo, este enfoque sufre de divergencia de velocidad debido al retraso temporal intrínseco en el bucle de control. Este artículo propone una estrategia de control basada en pasividad para manejar la divergencia de la simulación. Se modela un sistema de simulación HIL con un robot industrial y se analizan sus problemas de divergencia a través de simulaciones numéricas. Luego, al representar el sistema de simulación HIL en una red de pasividad, se establece el observador de pasividad (PO) del sistema dinámico. El PO incluye el efecto de un amortiguamiento de contacto real en el flujo de energía de la red de pasividad durante un proceso de contacto. Así, se define un controlador de pasividad. Además, se presenta un método de estimación en tiempo real para el amortiguamiento de contacto. Finalmente, se implementan experimentos de colisión contra una pared virtual y experimentos de colisión reales. Los resultados experimentales muestran que la divergencia de la simulación debido al retraso temporal puede ser prevenido por la estrategia de control propuesta, y que las características de velocidad con alta fidelidad se representan en el sistema de simulación HIL.