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Sampling-aware Multi-rate Combined Control for an Orbital Manipulator

Vijayan, Ria und De Stefano, Marco und Ott, Christian (2026) Sampling-aware Multi-rate Combined Control for an Orbital Manipulator. IEEE Robotics and Automation Letters. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2026.3656723. ISSN 2377-3766.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11359689

Kurzfassung

In on-orbit servicing missions using robotic manipulators, certain challenging scenarios require the use of combined control i.e. actuation of spacecraft and the manipulator, to meet mission requirements. The low frequency of the controller of the spacecraft compared to the manipulator can compromise the stability margin of the combined control. In this paper, we first design a combined control strategy to carefully decouple the high-rate manipulator control from the spacecraft's low-rate control. Second, we design a novel discrete controller accounting for the first-order effects of the servicer's low sampling rate. This is realized by augmenting a classical proportional-derivative (PD) control scheme. The operational bounds of the discrete controller are first benchmarked on a one-DoF system and further investigated for performance using a multi-DoF orbital manipulator. The results shed light on the regions of enhanced performance in terms of stability and impulse utilization as a measure of efficiency. Simulation results and hardware-in-theloop experiments are performed to validate the proposed method.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222340/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Sampling-aware Multi-rate Combined Control for an Orbital Manipulator
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Vijayan, RiaRia.Vijayan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Stefano, MarcoMarco.deStefano (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 Januar 2026
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/LRA.2026.3656723
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:On orbit servicing, discrete control, multi-rate control, orbital robotic manipulator
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - On-Orbit Servicing [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Vijayan, Ria
Hinterlegt am:23 Jan 2026 23:34
Letzte Änderung:23 Jan 2026 23:34

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