硬件在环卫星对接模拟器的解析与实验稳定性研究
其他计算机科学
2014-09-09 v1
摘要
德国航空航天中心 (DLR) 的欧洲邻近操作模拟器 (EPOS) 是一种基于机器人的模拟器，旨在验证和确认卫星对接阶段。其通用概念包含一个与力/扭矩反馈信号闭环工作的机器人跟踪系统。跟踪系统固有的延迟结合接触时典型的高刚度，对闭环系统的稳定性提出了挑战。所提出的操作概念是混合式的：反馈信号是测量值与虚拟值的叠加，其中虚拟值可调以确保期望的行为。本文关注系统闭环稳定性的解析研究，以及在单维度 (1D) 下对混合操作概念的实验验证。该机器人模拟器被建模为二阶回路延迟系统，并推导出了临界延迟及相关频率的闭式表达式，这些表达式是卫星质量以及接触动力学刚度和阻尼参数的函数。数值示例阐明了参数对稳定性区域的影响。一阶 Pade 近似提供了额外的稳定性研究手段。实验针对不同质量和阻尼系数值进行，并描述了测试结果。不稳定性的经验确定基于恢复系数和观测能量。分析预测的临界阻尼值与测试中观测到的值非常吻合。
引用
@article{arxiv.1309.3512,
title = {Analytical and experimental stability investigation of a hardware-in-the-loop satellite docking simulator},
author = {M. Zebenaya and T. Boge and R. Krenn and D. Choukroun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.3512},
year = {2014}
}
备注
16 pages