Dissertação

{pt_PT=Coupled control of satellite platform and robot arm for space robotics applications} {} EVALUATED

{pt=Devido a um aumento exponencial de lixo espacial, foi necessário criar missões destinadas à sua remoção. Nesta tese, a fase de captura da missão "e.deorbit" (a primeira neste campo) é explorada. O satélite que persegue o alvo a ser removido (sendo este também um satélite), utiliza um braço robótico para capturar o alvo. Durante a captura, deve manter a sua posição e atitude, enquanto o braço robótico segue a o ponto do alvo que deverá agarrar. Para simular a dinâmica e a cinemática do satélite perseguidor, foi implementado um modelo em cadeia aberta. Este modelo denomina-se por modelo TITOP, que se traduz num modelo de "Duas-Entradas e Duas-Saídas" ("Two-Input Two-Output"). Esta abordagem permite-nos modelar qualquer corpo com apêndices flexíveis. O satélite perseguidor é, portanto, dividido em vários subsistemas; sendo cada um deles representado por um modelo TITOP. O movimento de líquidos, como combustível, é inserido nos modelos TITOP como um modelo massa-mola, para os subsistemas correspondentes. O braço robótico produz perturbações no satélite perseguidor e vice-versa; consequentemente, é implementado controlo acoplado. Para o controlador, utilizou-se a abordagem do problema de H infinito com estrutura fixa. A vantagem aqui é que o a estrutura do controlador é previamente escolhida; por exemplo, nesta tese optou-se por uma estrutura de um controlador PID. De forma semelhante ao método de H infinito convencional, utilizam-se normas de H infinito para estabelecer certos requisitos. Como desvantagem, esta abordagem pode não convergir. Finalmente, são analisados estabilidade e desempenho robusto e fornecidas indicações de trabalho futuro., en=Due to an escalating number of space debris, the need of Active Debris Removal (ADR) mission have become of prime interest. In this thesis, the capture phase of the e.deorbit mission (the first ADR mission) is explored. The chaser satellite tracks the target satellite, with a robotic arm. The chaser must maintain its pose while the manipulator is tracking the grappling point (GP), defined on the target. In order to simulate the chaser dynamics and kinematics an open chain model was implemented. This model is called Two-Input Two-Output (TITOP) model. With this approach one is able to model any complex body with flexible appendages. Here, the chaser system is divided in multiple substructures and each of them is represented by a TITOP model. Sloshing is also considered by introducing a spring-mass-damper system in the TITOP model, for the substructures with sloshing. The manipulator produces disturbances on the satellite and vice versa, therefore coupled control is considered. During control design, a fixed structured H infinity control approach was selected. The advantage of using this approach is that we choose the structure of the controller, e.g. in this thesis a PID like structure was implemented, and similarly to the H infinity control problem, H infinity norms are used to set requirements. The main drawback is that it may not converge to a solution. Finally, robust stability and performance were analysed and directions for future work were provided.}
{pt=Lixo Espacial, Captura, Braço Robótico, Modelo TITOP, H Infinito com Estrutura Fixa, en=e.deorbit Mission, Capture, Robotic Manipulator, TITOP Model, Coupled Control, Fixed Structured H Infinity Control}

Junho 27, 2019, 9:30

Orientação

ORIENTADOR

Jürgen Telaar

ORIENTADOR

João Manuel Lage de Miranda Lemos

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático