Εύρεση βέλτιστων τροχιών αναγνώρισης δυναμικών παραμέτρων διαστημικού ρομποτικού συστήματος και πειραματικά αποτελέσματα

Ντίνος, Χρήστος; Ntinos, Christos

dc.contributor.author	Ντίνος, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Ntinos, Christos	en
dc.date.accessioned	2017-09-27T09:09:41Z
dc.date.available	2017-09-27T09:09:41Z
dc.date.issued	2017-09-27
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45702
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14574
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ρομποτική	el
dc.subject	Αυτόματος έλεγχος	el
dc.subject	Εργασίες σε τροχιά	el
dc.subject	Αναγνώριση παραμέτρων	el
dc.subject	Διαστημική Ρομποτική	el
dc.subject	Space robotics	en
dc.subject	Robotics	en
dc.subject	Automatic control	en
dc.subject	On orbit servicing	en
dc.subject	Parameter identification	en
dc.title	Εύρεση βέλτιστων τροχιών αναγνώρισης δυναμικών παραμέτρων διαστημικού ρομποτικού συστήματος και πειραματικά αποτελέσματα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ρομποτική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-10
heal.abstract	Η επιτυχία στην προσπάθεια του ανθρώπου να εξερευνήσει το σύμπαν εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη δυνατότητα του να κατασκευάσει και να συντηρήσει δομές σε τροχιά γύρω από τη Γη. Οι κατασκευές αυτές χρησιμοποιούνται στα πλαίσια επιστημονικής έρευνας και αναμένεται να αποτελέσουν το σημείο αναφοράς για την επανδρωμένη εξερεύνηση του ηλιακού μας συστήματος. Παράλληλα, πληθώρα καθημερινών δραστηριοτήτων στη Γη, όπως η πρόβλεψη του καιρού και οι τηλεπικοινωνίες συνδέονται αναπόσπαστα με την αποτελεσματική λειτουργία των δορυφόρων σε τροχιά. Γίνεται, λοιπόν, εμφανές ότι η επιτυχής εξερεύνηση του διαστήματος συνδέεται όλο και εντονότερα με την εφαρμογή αποστολών που περιλαμβάνουν εργασίες σε τροχιά (On-Orbit Servicing). Οι αποστολές αυτές περιλαμβάνουν εργασίες όπως η τοποθέτηση δορυφόρων σε τροχιά, η απομάκρυση διαστημικών ‘απορριμάτων’, η συντήρηση και η επισκευή δορυφόρων σε τροχιά κ.α. Ένας οικονομικά βιώσιμος τρόπος να εκτελεστούν αυτές οι εργασίες είναι με τη χρήση ρομποτικών διαστημικών συστημάτων, καθώς το περιβάλλον του διαστήματος είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο για την ανθρώπινη ζωή. Για να μπορέσει ένα διαστημικό ρομποτικό σύστημα να εκτελέσει τις απαραίτητες εργασίες αποτελεσματικά και με ακρίβεια, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν εξελιγμένοι νόμοι ελέγχου βασισμένοι στο δυναμικό μοντέλο. Η προσέγγιση αυτή προϋποθέτει την ακριβή γνώση των δυναμικών παραμέτρων του συστήματος, των οποίων οι τιμές είναι συνήθως άγνωστες και μεταβάλλονται καθώς ο δορυφόρος βρίσκεται σε τροχιά για πολλούς λόγους, όπως η κατανάλωση καυσίμου, η σύνδεση με άλλο διαστημόπλοιο ή η σύλληψη κάποιου αντικειμένου-στόχου. Βασικός σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η εφαρμογή προτεινόμενης από τη βιβλιογραφία μεθόδου αναγνώρισης δυναμικών παραμέτρων ενός ρομποτικού διαστημικού συστήματος βασιζόμενη στην αρχή διατήρησης της στροφορμής. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται δύο διαφορετικά είδη βέλτιστων τροχιών αναγνώρισης (exciting trajectories): μία πρωτότυπη και μία ευρέως χρησιμοποιούμενη στη βιβλιογραφία. Στη συνέχεια εφαρμόζεται η διαδικασία βελτιστοποίησης τροχιάς για ένα τριδιάστατο ρομποτικό σύστημα με ένα βραχίονα και τρεις συνδέσμους και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την προσομοίωση της αναγνώρισης παραμέτρων. Ακολουθεί η μοντελοποίηση του θορύβου του encoder, που προστίθεται στο σήμα κατά τη μέτρηση, και η παρουσίαση των αναγνωρισμένων παραμέτρων όπως προκύπτουν μετά την προσθήκη θορύβου στο σήμα. Η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται για ένα διδιάστατο ρομποτικό σύστημα με ένα βραχίονα και δύο συνδέσμους. Οι παράμετροι του συστήματος επιλέγονται έτσι ώστε οι τιμές τους να ισούνται με με τις αντίστοιχες παραμέτρους του ρομπότ “Cepheus” του Εργαστηρίου Αυτομάτου Ελέγχου, όπως αυτές προκύπτουν από το CAD μοντέλο του ρομπότ. Τέλος, γίνεται εκτενής περιγραφή του επίπεδου διαστημικού εξομοιωτή του Εργαστηρίου Αυτομάτου Ελέγχου και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της πειραματικής αναγνώρισης των δυναμικών παραμέτρων του ρομπότ “Cepheus”. Μέρος της παρούσας εργασίας παρουσιάστηκε στο 14th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation ASTRA 2017, 20-22 Ιουνίου, στην Ολλανδία.	el
heal.abstract	The success of humanity’s endeavor to explore the cosmos is closely related to building and maintaining infrastructures on orbit around Earth. These infrastructures are used for scientific research and are going to be the starting point for the human exploration of the solar system. Moreover, numerous everyday activities on Earth such as weather forecast and navigation are relying on maintaining functional satellites orbiting Earth. It becomes clear that successes in space exploration have emphasised the growing importance of On-Orbit Servicing (OOS) in space programs around the world. OOS includes missions, such as re-orbiting and de-orbiting, inspection and retrofitting of orbiting structures, satellite maintenance, satellite repair, and removal of space debris. A cost-effective and low-risk way to accomplish these is to use robots such as space manipulator systems (SMS) since space conditions are too dangerous to human life, especially during EVAs. In order for an SMS to accomplish the necessary tasks efficiently and accurately, advanced model based control methods need to be introduced. These methods require accurate knowledge of the system’s dynamic parameters, whose values are very often unknown or subject to change on orbit for a number of reasons, such as fuel consumption, deployment of payloads, docking to a spacecraft, or object capture. The main objective of this thesis is to apply a proposed method for the identification of the dynamic parameters of a robotic space manipulator based on the conservation of the angular momentum. For that reason two different types of exciting trajectories are examined: a novel one and one widely used by other researchers. An optimization process is applied for finding optimum trajectories for a 3D robotic system with one arm and three links, and the results of the simulation of the parameter identification are presented. The measurement noise added to the signal due to the use of incremental encoders is modelled, and the identified parameters as calculated from the signal with the noise, are also presented. Moreover, the optimized trajectories and the results with and without noise are calculated for a simulated 2D space robotic system with one arm and two links. The system’s parameters are chosen to be equal to the parameters of the Control Systems Lab’s planar robotic space emulator “Cepheus”, and are acquired from the CAD model of the robot. Finally, the Control Systems Lab’s planar space emulator is described in detail and the results of the experimental identification of the dynamic parameters of the robot “Cepheus” are presented. Parts of this work were presented in the 14th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation ASTRA 2017, Leiden, 20-22 June, Scheltema, Netherlands.	en
heal.advisorName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Κυριακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Πουλακάκης, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου και Ρυθμίσεως Μηχανών και Εγκαταστάσεων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	101 σ.
heal.fullTextAvailability	true