Una estimación de rigidez basada en observadores para la captura de objetivos espaciales por un robot espacial con un mecanismo de amortiguación controlable
Autores: Chang, Rui; Jia, Qingxuan; Chu, Ming; Zhang, Xiaodong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Una estimación de rigidez basada en observadores para la captura de objetivos espaciales por un robot espacial con un mecanismo de amortiguación controlable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Objetivo espacial
Sistema manipulador de naves espaciales
Mecanismo de amortiguación
Algoritmo de estimación de rigidez
Completamente controlable en dimensiones
Rigidez de las articulaciones
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
La tarea de captura de objetivos espaciales utilizando el sistema de manipulador de naves espaciales (SMS) tiene una importancia especial en el servicio en órbita debido a sus desafíos teóricos y su valor práctico. La fuerza de contacto entre el efector final (garra) y el objetivo, ejercida por el movimiento de tumbo del objetivo espacial, desestabiliza la base de la nave espacial. Se diseñó un mecanismo de amortiguación controlable de dimensión completa (FDCDM) con una estructura de eje cruzado para amortiguar la fuerza de impacto transitoria en la articulación final. La introducción de un mecanismo de amortiguación proporciona al robot espacial un sistema de rigidez y amortiguación variable, y se propone un algoritmo de estimación de rigidez para calibrar la rigidez del sistema, ya que la rigidez no se puede medir directamente. El mecanismo de amortiguación controlable de dimensión completa (FDCDM) con una estructura de eje cruzado es equivalente a una articulación en tándem de cuatro grados de libertad, y se estableció el modelo dinámico de cuerpo completo del SMS dotado de un mecanismo de amortiguación controlable de dimensión completa (FDCDM) utilizando la ecuación de Kane. Luego, se propone una teoría de identificación basada en un observador de entrada desconocida (UIO) para estimar con precisión el par de flexibilidad interno y la rigidez de la articulación correspondiente. Se propone un algoritmo de aprendizaje neural basado en modelos para actualizar la matriz de parámetros variables del observador. Los resultados de los experimentos de simulación demuestran que el par de flexibilidad y la rigidez de la articulación se pueden estimar con precisión dentro del error esperado, ilustrando la viabilidad y efectividad del método propuesto.
Descripción
La tarea de captura de objetivos espaciales utilizando el sistema de manipulador de naves espaciales (SMS) tiene una importancia especial en el servicio en órbita debido a sus desafíos teóricos y su valor práctico. La fuerza de contacto entre el efector final (garra) y el objetivo, ejercida por el movimiento de tumbo del objetivo espacial, desestabiliza la base de la nave espacial. Se diseñó un mecanismo de amortiguación controlable de dimensión completa (FDCDM) con una estructura de eje cruzado para amortiguar la fuerza de impacto transitoria en la articulación final. La introducción de un mecanismo de amortiguación proporciona al robot espacial un sistema de rigidez y amortiguación variable, y se propone un algoritmo de estimación de rigidez para calibrar la rigidez del sistema, ya que la rigidez no se puede medir directamente. El mecanismo de amortiguación controlable de dimensión completa (FDCDM) con una estructura de eje cruzado es equivalente a una articulación en tándem de cuatro grados de libertad, y se estableció el modelo dinámico de cuerpo completo del SMS dotado de un mecanismo de amortiguación controlable de dimensión completa (FDCDM) utilizando la ecuación de Kane. Luego, se propone una teoría de identificación basada en un observador de entrada desconocida (UIO) para estimar con precisión el par de flexibilidad interno y la rigidez de la articulación correspondiente. Se propone un algoritmo de aprendizaje neural basado en modelos para actualizar la matriz de parámetros variables del observador. Los resultados de los experimentos de simulación demuestran que el par de flexibilidad y la rigidez de la articulación se pueden estimar con precisión dentro del error esperado, ilustrando la viabilidad y efectividad del método propuesto.