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.
novembro 25, 2022, 11:0
Publicação
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Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Associado