Swing-up control of mass body interlinked flexible tether

• Autorzy: Abdullah M. A. , Michitsuji Y. , Takehara S. , Nagai M. , Miyajima N.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie wychyleniem masywnego ciała na elastycznej uwięzi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the applications of tether system is in the field of satellite technology, where the mother ship and satellite equipment are connected with a cable. In order to grasp the motion of this kind of tether system in detail, the tether can be effectively modeled as flexible body and dealt by multibody dynamic analysis. In the analysis and modeling of flexible body of tether, large deformation and large displacement must be considered. Multibody dynamic analysis such as Absolute Nodal Coordinate Formulation with an introduction of the effect of damping force formulation can be used to describe the motion behavior of a flexible body. In this study, a parameter identification technique via an experimental approach is proposed in order to verify the modeling method. An example of swing-up control using the genetic algorithm control approach is performed through simulation and experiment. The validity of the model and availability of motion control based on multibody dynamics analysis are shown by comparison between numerical simulation and experiment.

PL

Systemy z uwięzią znajdują zastosowanie m.in. w technice satelitarnej, gdzie statek-matka i osprzęt satelitarny są złączone liną. By szczegółowo opisać ruch tego rodzaju układów, można modelować uwięź jako ciało elastyczne i stosować w obliczeniach metodę układów wieloczłonowych. W analizie i modelowaniu ciała podatnego - uwięzi, należy brać pod uwagę znaczne odkształcenia i przemieszczenia. By opisać dynamikę ciała podatnego można wykorzystać metodę układów wieloczłonowych, stosując sformułowanie w bezwzględnych współrzędnych węzłowych (Absolute Nodal Coordinate Formulation) i wprowadzając siły tłumienia. Celem weryfikacji metody modelowania, w przedstawionym studium proponuje się eksperymentalne podejście do identyfikacji parametrów. Przykładowe sterowanie wychyleniem, w którym wykorzystano genetyczny algorytm sterowania, zostało wykonane na drodze symulacji i eksperymentalnie. Zgodność modelu z rzeczywistością i użyteczność sterowania ruchem na podstawie analizy dynamiki układu wieloczłonowego zostały pokazane poprzez porównanie symulacji numerycznej i danych eksperymentalnych.

Słowa kluczowe

EN

motion control; multibody dynamics; flexible body; genetic algorithm; tether; Absolute Nodal Coordinate Formulation

PL

sterowanie wychyleniem; dynamika układów wieloczłonowych; ciało elastyczne; algorytm genetyczny; uwięź; bezwzględne współrzędne węzłowe

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. LVII, nr 2
• Strony: 115--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Abdullah M. A.

autor

Michitsuji Y.

autor

Takehara S.

autor

Nagai M.

autor

Miyajima N.

• Department of Mechanical Systems Engineering Tokyo University of Agriculture and Technology, 2-24-16 Naka-cho, Koganei-shi, Tokyo 184-8588 Japan,

Bibliografia

• [1] Nohmi N., Yoshida S.: Experimental analysis for attitude control of a tethered space robot under microgravity. Space Technology, 24, 119-128, 2004.
• [2] Nohmi M., Nenchev N. D., Uchiyama M.: Motion control of a tethered space robot during casting. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series C, 66. 2255-2261, 2000.
• [3] Takehara S., Terumichi Y., Nohmi M., Sogabe K.: Numerical and experimental approaches on the motion of a tethered system. Journal of System Design and Dynamics, 2. 1106-1117, 2008.
• [4] Shabana A. A., Hussien A. H., Escalona L. J.: Application of the absolute nodal coordinate formulation to large rotation and large deformation problems. Journal of Mechanical Design, 120, 188-195, 1998.
• [5] Shabana A. A.: Dynamic of multibody system 3rd edition. Cambridge University Press, New York, 2005.
• [6] Takahashi Y., Shimizu N., Suzuki K.: Study on the damping matrix of the beam element formulated by absolute nodal coordinate approach. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series C, 69, 2225-2232, 2003.
• [7] Takahashi Y., Shimizu N.: Study on the elastic force for the deformed beam by means of the absolute nodal coordinate multibody dynamics formulation (Derivation of the elastic force using finite displacement and infinitesimal strain). Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series C, 67, 626-632, 2001.
• [8] Takehara S., Terumichi Y, Nohmi M., Sogabe K.: Motion of a system consisting of a string and rigid bodies as its end. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series C, 69, 349-355, 2003.
• [9] Sivanandam S. N., Deepa S. N.: Introduction to genetic algorithms. Springer, Berlin, 2007.
• [10] Beucher O., Weeks M.: Introduction to matlab & simulink: a project approach. Infinity Science Press, New Delhi, 2008.