مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل مقاوم ماهواره الاستیک با در نظر گرفتن دینامیک عملگر

نویسنده
هیات علمی
چکیده
در این مقاله، اثر دینامیک چرخ عکس العملی به عنوان عملگر در کنترل سه محوره ماهواره انعطاف پذیر غیرخطی در نظر گرفته شده است. هدف طراحی کنترلر مقاوم غیرخطی برای کنترل موقعیت دورانی ماهواره الاستیک و حذف نوسانات پنلهای آن می‌باشد. کنترلر اعمالی حاصل از ترکیب روش غیر خطی دینامیک وارون و مقاوم سنتزµ می باشد. برای مقابله با اثرات غیر مینیمم فازی، کنترلر با روش باز تعریف خروجی بهینه سازی می شود. در طراحی کنترلر محدودیت عملگرها در نظر گرفته شده است. فرض شده که فقط سه چرخ عکس العملی نصب شده بر قسمت صلب ماهواره در سه جهت استفاده شود و هیچگونه عملگری بر روی پنل استفاده نشده است. عملکرد کنترلر با توجه به حذف نوسانات پنل، مقاومت نسبت به عدم قطعیتها، حساسیت نسبت به نویز حسگرها و اغتشاشات محیطی و اثرات غیرخطی در مانورهای بزرگ بررسی شده است. در مدلسازی اغتشاشات محیطی تمامی ترمها شامل ضربه، پله، سینوسی و گاوسی در نظر گرفته شده است. شبیه سازی با اعمال دینامیک عملگر، توانایی کنترلر به کار گرفته شده در تعقیب مسیر و حذف نوسانات پنل را نشان می دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Robust Control of Flexible Spacecraft Considering Actuator Dynamic

نویسنده English

Maryam Malekzadeh
چکیده English

In this paper, the effect of the reaction wheel dynamics as controller actuator in multi axis attitude maneuver of a 3D nonlinear flexible spacecraft is considered. In modeling of the actuator dynamic, friction, inertia and electrical subsystems are considered. The nonlinear robust control approach is composed of dynamic inversion and µ-synthesis schemes. To overcome the non-minimum phase characteristics, the controllers are designed by utilizing the modified output re-definition approach. In the design of controllers actuator saturation is considered. It is assumed that only three reaction wheels in three directions on the hub are used. To evaluate the performance of the proposed controllers, an extensive number of simulations on a nonlinear model of the spacecraft are performed. The performances of the proposed controllers are compared in terms of nominal performance, robustness to uncertainties, vibration suppression of panel, sensitivity to measurement noise, environment disturbance and nonlinearity in large maneuvers. In the disturbance modeling all terms such as constant, sinusoidal and impulse are considered. Simulation results show the effects of actuator dynamics and confirm the ability of the proposed controller in tracking the attitude trajectory while damping the panel vibration.

کلیدواژه‌ها English

Nonlinear Flexible Spacecraft
Actuator dynamics
Dynamic Inversion
µ-Synthesis