Dynamics and control of cables in cable-actuated systems

This thesis deals with the dynamic modeling and control of a cable-actuated system consisting of a payload attached to several actuated cables. The objective of this thesis is to design a stabilizing controller that positions the payload and suppresses the cables vibrations. The dynamics of the system is modeled using the lumped-mass method. First, PID and LQG control algorithms are used to design a controller. Later, motivated by the robust nature of the passivity-based control, its application to cable-actuated systems is investigated. Cable-actuated systems are usually non-square with non-collocated actuators and sensors, which generally limits the use of passivity-based control. In order to overcome these limitations, first a dynamic embedding is considered where an observer is used to construct a new output that realizes a passive input-output map. Next, an alternative input-output map is considered where the output is a scaled version of the true payload velocity and the input is a modified winch torque.Cette thèse présente une étude de la modélisation dynamique et commande d'un système actionné par câbles, celui-ci composé d'un effecteur attaché à une série de câbles actionnés. L'objectif de cette thèse est de développer un contrôleur qui positionne l'effecteur et diminue les vibrations des câbles. La dynamique du système est modélisée en utilisant la méthode de masses localisées. D'abord, deux algorithmes de commande, PID et LQG sont utilisés pour développer la command. Puis, nous étudions l'application de la commande passive sur le système actionné pas câbles. Les systèmes actionnés par câbles sont généralement non carré avec des actionneurs et des senseurs non colocalisés, ce qui limite généralement l'utilisation de la commande passive. Pour trouver une solution pour ces contraintes, premièrement, nous considérons une intégration dynamique, où un observateur est utilisé pour construire une nouvelle sortie qui donne un système passif. Deuxièmement, nous considérons une entrée-sortie alternative, où la sortie est une version réduit de la vitesse réelle de l'effectuer et l'entrée est une modification du couple de treuil