Dissertação

A Convex Allocation Framework for Singularity Avoidance in Control Moment Gyro Clusters EVALUATED

Em robótica, a ocorrência de singularidades está associada à perda de um grau de liberdade. No contexto de satélites que utilizam sistemas de giroscópios de controlo de momento como atuadores de direção, as singularidades podem surgir devido a alinhamentos dos rotores. Isto resulta na perda da autoridade de controlo sobre o sistema, que tem consequências diretas no controlo da orientação do satélite. Nesta tese propõe-se uma nova abordagem para evitar as singularidades, que consiste numa estratégia de alocação complementar a um sistema de controlo convencional. Esta abordagem permite antever as posições futuras dos rotores, com base num modelo matemático do sistema, e com essa informação determinar as ações de controlo que conduzem a configurações não singulares do sistema. A utilização de um atuador redundante permite evitar as singularidades enquanto o sistema obedece às referências de torque impostas pelo controlador. Para além disso, é derivada uma nova métrica, computacionalmente eficiente e numericamente robusta, para avaliar a proximidade das singularidades ao sistema. Esta solução é relativamente simples em comparação com a maioria das soluções existentes, como é o caso do número de condição, podendo ser integrada como uma restrição linear num problema de otimização convexo. Por fim, o potencial da abordagem proposta é demonstrado em ambiente de simulação através do uso de um modelo bidimensional de giroscópios de controlo de momento. Verifica-se que é possível evitar todas as singularidades internas do sistema de uma forma eficiente do ponto de vista computacional.
giroscópios de controlo de momento, singularidades, governador de ações de controlo, controlo por modelo preditivo, convexidade

novembro 25, 2022, 11:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Pedro António Duarte Marques Lourenço

GMV

Head of Guidance & Control Section

ORIENTADOR

Pedro Tiago Martins Batista

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado