علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

طراحی یک کنترل‌کنندة µ برای کنترل وضعیت یک میکروماهواره انعطاف‌پذیر

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
2 دانشکدة مهندسی برق، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده
افزایش ابعاد ماهواره‌­ها و استفاده از سازه­‌های متحرک سبک در ماهواره­‌ها، سبب انعطاف‌­پذیری و ایجاد نامعینی در مدل آن­‌ها می‌­شود. بنابراین، برای کنترل وضعیت این ماهواره‌­ها باید از روش­‌هایی استفاده کرد که در برابر نامعینی مدل سیستم مقاوم باشند و بتوانند اثر اغتشاشات و نویز اندازه­‌گیری را حذف کنند. یکی از این روش‌­ها، روش کنترل مقاوم است. اما، به دلیل محل قرارگیری قطب­‌های معادلات دینامیکی ماهواره، طراحی کنترل‌کننده‌­های مقاوم با مشکل مواجه می­‌شود. در این مقاله، با استفاده از یک فیدبک داخلی، معادلات دینامیک ماهواره طوری تغییر داده می­‌شوند تا قطب­‌ها در محل مناسب‌­تری قرار گیرند و سپس برای معادلات جدید با درنظر گرفتن اثرات انعطاف­‌پذیری به‌عنوان نامعینی و درنظر گرفتن نامعینی در  ماتریس اینرسی ماهواره، یک کنترل­‌کننده H و جهت بهبود عملکرد، یک کنترل‌­کننده µ طراحی می­‌شود. اما در ادامه این دو کنترل‌­کننده برای معادلات اولیه آنالیز و مقایسه می‌­شوند، نه برای معادلات جدید.همچنین به‌‌منظور مقایسه، یک کنترل‌کننده کلاسیک هم  برای سیستم اولیه طراحی شده است.
کلیدواژه‌ها

[1]Hyland, D. C., Junkins, J. L. and Longman, R. W., “Active Control Technology for Large Space Strauctures,” Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 16, No. 5, 1993, pp.801-821.
[2]Morgul, O., “Control and Stabilization of A Flexible Beam Attached to A Rigid Body,” International Journal of Control, Vol. 51, No. 1, 1990, pp. 11-31,
[3]Noll, R. B., Zvava, J. and Deyst, J. J., Effect of Structural Flexibility on Spacecraft Control Systems, NASA SP-8016, 1969.
[4]Siamak, T., On Attitude Recovery of Spacecraft Using Nonlinear Control, (Thesis PhD), The Department of Electrical and Computer Engineering, Concordia University,Canada, 2005.
[5]Hayrani, OZ., Dynamics and Control in Modal-Space of Flexible Spacecraft, (Thesis PhD), Virginia Polytechnic Institute and State University, 1979.
[6]Li, G. X., Zhou, J. and Zhou, F. Q., “Variable Structure Control for Flexible Spasecraft,” Proceedings of The 25th Chinese Control Conference, Harbin, Heilongjiang, 2006.
[7]Wu, B., Cao, X. and Li, Z., “Multi-Objective Output-Feedback Control for Microsatellite Attitude Control: An LMI Approach,” Acta Astronautica, No. 64, 2009, pp. 1021-1031.
[8]SeetharamaBhat, M., Sreenatha, A. G. and Shrivastava, S. K, “Robust Low Order Dynamic Controller for Flexible Spacecraft,” Control Theory and Applications, IEEE Proceedings D, Vol. 138, No. 5, 1991, pp. 460-468.
[9]Yang, C. D. and Sun, Y. P., “Mixed 􀜪􀬶/􀜪􀮶 State-Feedback Desing for Microsatellite Attitude Control,”Control Engineering Practice, Vol. 10, Issue 9, 2002, pp.951-970
[10]Chae, J. S. and Park, T. W., “Dynamic Modeling and Control of Flexible Space Structures,” KSME International Journal, Vol. 17, No. 12, 2003, pp. 1912-1921,.
[11]Wang, W., Menon, P. P., Bates, D. G. and Bennani, S.,“Robustness Analysis of Attitude and Orbit Control Systems for Flexible Satellites,” Control Theory & Applications, IET, Vol. 4, Issue 12, 2010, pp. 2958-2970.
[12]Sidi, M. J., Spacecraft Dynamics and Control A Practical Engineering Approach, Cambridge University Press, New York, 1997.
[13]Kulkarni, J. and Campbell, M., “An Approach to Magnetic Torque Attitude Control of Satellites via H∞ Control for LTV Systems,” 43rd IEEE Conference on Decision and Control, Bahamas, 2004, pp. 273-277.
[14]Skogestad, S. and Postlethwaite, I., Multivariable Feedback Control Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2001.
[15]Zuou, K. and Doyle, J., EssentialsofRobustControl, Tom Robbins, 1998.
[16]Gu, D. W., Petkov, P. Hr. and Konstantinov, M. M., Robust Control Design with Matlab, Springer, 2005.

  • تاریخ دریافت 19 مرداد 1394
  • تاریخ بازنگری 26 بهمن 1399
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395