TRACTOR

https://youtu.be/6FGWwm7Rj6c

Allgemeine Informationen

Was ist TRACTOR?

TRACTOR (Prüfstand zur Analyse und Regelung von Auslenkungsoszillationen in einem resonanten Balken) ist eine dynamische, repräsentative Plattform im Eigentum von GMV, die relevante Dynamiken zur Validierung und Reifung von Technologien für Guidance, Navigation and Control (GNC) für zukünftige Raumfahrtsysteme nachbildet. Zu den üblichen Anwendungen gehören In-orbit Service, Montage und Fertigung (ISAM), einschließlich Montage im Orbit, großskalige flexible Raumfahrzeuge sowie weitere Missionen, die eine komplexe strukturelle Dynamik aufweisen.

TRACTOR wurde entwickelt, um eine modulare, konfigurierbare und skalierbare Fähigkeit für die Entwicklung und Verifikation fortgeschrittener Regelungslösungen bereitzustellen. Die Plattform bildet die wichtigsten dynamischen Phänomene nach, die bei zukünftigen orbitalen Infrastrukturen zu erwarten sind, darunter flexible Strukturdynamik, Biegemoden, Flüssigkeitsschwappen, Veränderungen der Massen- und Trägheitseigenschaften sowie durch robotische Interaktionen verursachte Störungen.

TRACTOR wurde im Rahmen des IOANT-Projekts für die ESA entwickelt.

Möchten Sie Ihr GNC-Konzept evaluieren?

Kontaktieren Sie GMV, um eine maßgeschneiderte Engineering-Demonstration auf Basis der TRACTOR-Plattform zu besprechen und zu erfahren, wie repräsentative Hardware-in-the-Loop-Demonstrationen Ihr Projekt unterstützen können: [email protected].

Was wir bieten

Interessierte können individuelle Demonstrationssitzungen anfragen, um Missionsszenarien zu analysieren, GNC-Konzepte zu bewerten und gemeinsam mit den Fachkräften von GMV technische Lösungsalternativen zu erörtern.

Was Sie erhalten

Der Service kombiniert Live-Demonstrationen mit Hardware-in-the-Loop mit technischer Beratung. So erhalten Interessierte bereits vor dem Einstieg in ein konkretes Entwicklungsprogramm einen besseren Einblick in den Reifegrad der Lösung, mögliche Implementierungsansätze und relevante Integrationsaspekte.

Merkmale

Repräsentative Dynamiken:

Flexible Strukturdynamik
Biegearten
Veränderungen der Massen- und Trägheitseigenschaften (MCI)
Störungen durch robotische Interaktionen
Treibstoffschwappe n

Konfigurierbare Elemente:

Flexible Balken
Robotisches Bewegungssystem
Schwalltank
Missionsspezifische Nutzlasten

Demonstrationsaktivitäten:

Validierung des Regelalgorithmus
„Hardware-in-the-Loop“ im geschlossenen Regelkreis
Vergleich von Algorithmen
Online-Schätzung
Systemidentifikation

Demo-Umgebungen:

MIL, SIL, PIL, HIL im geschlossenen Regelkreis
Digitaler Zwilling in MATLAB/Simulink

Highlights

Wie funktioniert TRACTOR?

Konfigurierbarer Prüfstand für repräsentative Szenarien im Orbit

TRACTOR in double beam and sloshing configuration

Der TRACTOR-Prüfstand ist hochgradig modular aufgebaut und kann so konfiguriert werden, dass er ein breites Spektrum an Szenarien für In-Orbit-Service, -Montage und -Fertigung (ISAM) nachbildet. Es können verschiedene flexible Elemente montiert werden, wie auf den beigefügten Abbildungen dargestellt, um unterschiedliche Komponenten von Raumfahrzeugen wie Antennen, Solarpaneele, Masten und robotische Strukturen nachzubilden.

Durch Variation von Geometrie, Material und Länge des Balkens kann die Plattform unterschiedliche Struktursteifigkeiten und Eigenfrequenzen nachbilden. Dadurch lässt sich das Regelungssystem repräsentativen Dynamiken flexibler Körper und unterschiedlichen Störumgebungen aussetzen. Beide Balken können zudem mit beweglichen Massen ausgestattet werden, um robotische Manipulationen und durch bewegte Nutzlasten verursachte Störungen zu simulieren. Gleichzeitig können teilweise gefüllte Tanks integriert werden, um die Auswirkungen des Treibstoffschwappens nachzubilden.

Diese repräsentativen Elemente können in einer einzigen Versuchskonfiguration kombiniert werden. Dadurch lassen sich realistische, gekoppelte dynamische Szenarien erzeugen, die die Entwicklung, Validierung und Reifung fortgeschrittener Systeme für Führung, Navigation und Regelung (GNC) unterstützen.

Robotisches Bewegungssystem zur dynamischen Nachbildung von Trägheit und Störungen

Um die dynamischen Effekte nachzubilden, die bei Montage- und Servicearbeiten im Orbit auftreten, kann TRACTOR mit einem robotischen Bewegungssystem ausgestattet werden, das sich entlang des gesamten flexiblen Balkens bewegt. Die bewegliche Masse repräsentiert robotische Manipulatoren, Servicefahrzeuge oder bewegte Nutzlasten und bewirkt während des gesamten Betriebs charakteristische Veränderungen der Systemdynamik. Diese Funktion ermöglicht die experimentelle Validierung von GNC-Algorithmen unter realistischen, zeitlich veränderlichen Bedingungen, darunter:

Zeitlich veränderliche Masseneigenschaften, die durch Veränderungen der Gesamtmassenverteilung und des Trägheitsmoments entstehen, während sich das robotische Bewegungssystem entlang der Struktur bewegt.
Dynamische robotische Interaktionen infolge der gekoppelten Bewegung zwischen dem flexiblen Balken und dem sich translatorisch bewegenden robotischen Bewegungssystem, die repräsentative Störungen und Strukturschwingungen verursachen.

Diese Konfiguration bietet eine realistische Umgebung für die Entwicklung und Validierung von Regelungssystemen, die auch bei Veränderungen der Systemdynamik und robotischen Interaktionskräften Stabilität und Leistungsfähigkeit aufrechterhalten können.

Technologiereifegrad und Demonstrationen

TRACTOR wurde im Rahmen des ESA-Projekts IOANT entwickelt und experimentell validiert. Ziel des Projekts war es, eine repräsentative Hardware-in-the-Loop-Plattform für die Entwicklung und Validierung von Technologien für Führung, Navigation und Regelung (GNC) für flexible Raumfahrtstrukturen weiterzuentwickeln. Im Rahmen einer umfassenden experimentellen Validierungskampagne haben sowohl der physische Teststand als auch sein digitaler Zwilling den Technologiereifegrad (TRL) 5 erreicht und damit ihre Leistungsfähigkeit in einer relevanten Laborumgebung unter Beweis gestellt.

Die Plattform ist vollständig betriebsbereit und steht für Live-Demonstrationen, technische Evaluierungen und Proof-of-Concept-Aktivitäten zur Verfügung. Interessierte sowie potenzielle Partnerorganisationen sind eingeladen, die Funktionen der Plattform im Rahmen von Demonstrationen, die auf ihre spezifischen Anwendungen zugeschnitten werden können, aus erster Hand kennenzulernen.

TRACTOR in externen Projekten

Der TRACTOR-Prüfstand und die im Laufe des Projekts entwickelten Technologien haben zu mehreren wissenschaftlichen Publikationen, Konferenzbeiträgen und technischen Veröffentlichungen geführt, die im Folgenden aufgeführt sind:

2023 CleanSpace Days: