مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل مقاوم پرواز گروهی ماهواره در قالب ساختار مجازی

نویسندگان
1 هیات علمی
2 دانشجو
3 هیات علمی دانشگاه اصفهان
چکیده
در این مقاله به طراحی کنترل‌کننده برای گروهی از ماهواره‌ها در قالب الگوریتم مجازی پرداخته می‌شود. در پرواز گروهی ماهواره‌ها به جای استفاده از یک ماهواره از چندین ماهواره کوچکتر برای رسیدن به هدفی یکسان استفاده می‌شود. در آرایش گروهی مجازی موقعیت هر ماهواره، در هر لحظه نسبت به یک نقطه مجازی سنجیده می-شود. جهت کنترل موقعیت پرواز ماهواره‌ها از دو روش کنترل مقاوم استفاده شده‌است. روش اول طراحی، کنترل کننده سنتز μ است که در برابر نویز، اغتشاش و عدم قطعیت‌های پارامتریک مقاوم بوده اما هزینه محاسباتی زیادی دارد. روش دوم طراحی، که به شکل استاندارد مسئله بهینه‌سازی در آمده، از تلفیق کنترل کننده پسخوراند حالت و تئوری لیاپانوف حاصل می‌شود. این روش به عنوان یک نامساوی‌ ماتریسی خطی، از لحاظ محاسبات عددی بسیار کارآمد و نسبت به برخی از اغتشاش‌ها مقاوم است. با پیاده‌سازی این کنترل کننده‌ها بر روی مرکز مجازی، علاوه بر بهبود نتایج و تضمین پایداری، عملکرد مورد نظر نیز حاصل گشت. همچنین در طراحی، محدودیت عملگرهای ماهواره نیز در نظر گرفته شد و نتایج شبیه‌سازی بر روی ماهواره‌ها، توانایی کنترل کننده‌های ذکر شده را در ردیابی وضعیت مطلوب با وجود نامعینی‌ در سیستم نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Robust Control of spacecraft formation flying via virtual structure

نویسندگان English

Maryam Malekzadeh 1
Bahareh Shahbazi 2
Hamid Reza Koofigar 3
چکیده English

In this paper, the spacecraft formation flying using virtual structure algorithm is studied. In spacecraft formations flying, several small spacecraft have been used instead of employing a single one to achieve the same goal. In virtual structure method, the position and orientation of each spacecraft is measured with respect to the position and attitude of a virtual node in every moment. Two robust control methods are proposed to control formation. At first, the robust μ synthesis controller is used to attenuate the influence of the sensor noises, environment disturbances and parametric uncertainties but it is done with heavy computations. The second method is in the standard form of optimization problem. It is composed of state feedback controller and lyapanov stability theory. The LMI controller Computations are very efficient and the controller is robust against parametric uncertainties and most of the disturbances. The implementations of control methods on virtual center guarantees robust stability and performance. Concerning with Actuator constraints, Simulation example is provided to show the effectiveness of the proposed control schemes to track the desired attitude and position trajectories despite system uncertainties.

کلیدواژه‌ها English

Spacecraft formation flying
Virtual structure method
μ synthesis
Linear Matrix Inequality (LMI)