مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی کنترلر PID پیش بین غیر خطی جهت کنترل پرواز هماهنگ فضاپیماها

نویسندگان
1 دانشگاه اصفهان
2 هیات علمی
چکیده
در مقاله حاضر، کنترلر PID غیرخطی بر اساس روش کنترلی پیش بین برای کنترل پرواز هماهنگ فضاپیماها در حالت دنبال کردن رهبر، طراحی می‌شود. این کنترلر بر اساس معادلات غیرخطی حرکت نسبی هیل در مدارهای دایروی طراحی شده و جهت کنترل اغتشاشات، از ضریبی در ساختار کنترلر که معرف بزرگی میزان اغتشاشات ورودی به سیستم است، استفاده می‌‌شود. در ابتدا فرکانس کنترلی با استفاده از الگوریتم کنترل پیش بین بدست آمده است. در فرکانس کنترلی به جای استفاده از اغتشاشات، تخمین اغتشاشات (خروجی مشاهده گر اغتشاشات) را قرار داده و معادلات را به فرمی بازنویسی کرده که ضرائب PID را تشکیل دهند. همچنین پایداری دینامیک حلقه بسته سیسستم به کمک پایداری دینامیک خطا اثبات می‌گردد. نتایج شبیه‌سازی، توانایی عملکرد کنترلر PID غیرخطی در تعقیب آرایش مطلوب را نشان می‌دهد. هم چنین تاثیر عوامل مختلف در کیفیت جواب‌ها نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد. با افزایش محدوده پیش بینی، زمان نشست و میزان تلاش کنترلی افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش ضریب مشاهده‌گر اغتشاشات به کار رفته در ساختار کنترلر، زمان نشست تغییر محسوسی نکرده و تلاش کنترلی افزایش چشم گیری را نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Nonlinear Predictive PID Controller Design for Spacecraft Formation Flying Control

نویسندگان English

Adel Rabie 1
Maryam Malekzadeh 2
Majid Abnili 1
چکیده English

This paper talked about spacecraft formation flying control. Leader-flower structure is used in formation flying. A non-linear PID controller is designed based on predictive control. The formation relative equation is obtained from nonlinear Hill equation. First, the frequency control is achieved with the using of predictive control algorithm. In control frequency, disturbances have been replaced from disturbance observer. Equations are rewritten in the form of PID gains. Stability of the closed-loop system is proven by closed-loop error dynamics. Nonlinear PID controller performance in the pursuit of desired arrangement has been tested in simulations. Also effects of various factors on the quality of controller results are studied. It is shown that choosing predictive horizon time and disturbance observer gains have the most effect on system response. It is shown that if predictive time increase the settling time increase and the control effort decrease. if disturbance observer gain increase from a limit, it has no effect on settling time but control effort increase. As shown in simulation, the tracking response show the controller method ability. the simulation show the ability of this nonlinear control method in tracking.

کلیدواژه‌ها English

Spacecraft formation flying
Leader - Follower structure
Predictive control
Non-linear disturbance observer
Non-linear predictive PID controller