This paper presents a method to control a manipulator system grasping a rigid-body payload so that the motion of the combined system in consequence of externally applied forces to be the same as another free-floating rigid-body (with different inertial properties). This allows zero-g emulation of a scaled spacecraft prototype under the test in a 1-g laboratory environment. The controller consisting of motion feedback and force/moment feedback adjusts the motion of the test spacecraft so as to match that of the flight spacecraft, even if the latter has flexible appendages (such as solar panels) and the former is rigid. The stability of the overall system is analytically investigated, and the results show that the system remains stable provided that the inertial properties of two spacecraft are different and that an upperbound on the norm of the inertia ratio of the payload to manipulator is respected. Important practical issues such as calibration and sensitivity analysis to sensor noise and quantization are also presented.


翻译:本文介绍了一种方法,用以控制一个掌握硬体有效载荷的操纵器系统,使由于外部应用力量而形成的组合系统运动与另一个自由漂浮的硬体(具有不同的惯性特性)相同,从而允许在1克实验室环境中在试验下零g模拟一个规模的航天器原型。由运动反馈和力/动反馈组成的控制器调整试验航天器的动作,使之与飞行航天器的动作相匹配,即使后者具有灵活的附件(如太阳能电池板)和前者是僵硬的。对整个系统的稳定性进行了分析调查,结果显示,只要两艘航天器的惯性特性不同,有效载荷与操纵器的惯性比率标准受到尊重,则整个系统保持稳定。还介绍了一些重要的实际问题,例如对传感器噪音和四分解的校准和灵敏度分析。

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