Développement de lois de pilotage pour le service en orbite

par Sofiane Kraiem

Projet de thèse en Automatique et Robotique

Sous la direction de Mathieu Rognant et de Yves Briere.

Thèses en préparation à Toulouse, ISAE , dans le cadre de École doctorale Systèmes (Toulouse) , en partenariat avec ISAE-ONERA CSDV - Commande des Systèmes et Dynamique du Vol (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    L'objectif est de développer des méthodes et des outils pour piloter les degrés de liberté redondants du satellite porteur et du robot manipulateur. Ces méthodes et outils doivent prendre en compte les incertitudes et le bruit mesure provenant de la fusion des données pour produire une loi de contrôle robuste. Pour atteindre cet objectif, les tâches suivantes doivent être traitées: • la modélisation de la cinématique et de la dynamique du manipulateur de système redondant non holonome à bord d'un satellite flottant librement, • une conception de contrôleur considérant les ressources de calcul embarquées limitées, certaines méthodes prometteuses ont déjà été développées et seront appliquées et comparées avec des approches alternatives (Model Predictive Control et contrôleur adaptatif), • la simulation du satellite flottant équipé du manipulateur et de la cible mobile pour valider la loi de contrôle. Les résultats attendus sont: • des méthodes génériques et outils pour la loi de contrôle pendant la phase de préhension, • des simulateurs représentatifs et efficaces, • des validations expérimentales effectuées sur des tables granitiques spéciales simulant des conditions sans gravité (installations d'Ottawa) et sur un robot parallèle à câble [6] pour des conditions de flottement libre à 6 degrés de liberté (installations de Toulouse).

  • Titre traduit

    Development of steering law for On Orbit Servicing operation


  • Résumé

    The orbit removal and servicing topics are expected to play a key part in future space missions, and the studied concepts often include robotic manipulators to carry out these missions. Robotic manipulators in space are already in use (in particular the SRMS Shuttle Remote Manipulator System) but are teleoperated given the complexity to steer them on a free-floating platform. The goal of the PHD thesis is to perform a rendez-vous with a cooperative or noncooperative object, using an automatic manipulator arm to grasp the object. Rendez-vous with noncooperative space objects can be divided into different phases : 1. Close approach and coordination : Detection of the features of the object and control of the spacecraft to join the object at a common position and velocity. 2. Grasping phase : Control of the end-effector, manipulator and platform to grasp the object. 3. Post-grasping phase : The detumbling is carried out with the thrusters of the carrier satellite, and stabilization has to be achieved. This thesis will first focus on the second phase of the rendez-vous. The goal is to use the previously studied allocator [1] in a closed-loop control law to grasp the object at the required position and velocity. The goal is not to design a manipulator but to steer the redundant degree of freedom platform and manipulator actuators. The control has to be robust to uncertainties and noise derived from the sensor data fusion, and some experiment will be realised on ground test bench. [1] H. Evain, M. Rognant, D. Alazard et J. Mignot, “Nonlinear Dynamic Inversion for Redundant Systems Using the EKF Formalism”, Proceedings of the 2016 American Control Conference, pp. 348–353 (2016).