علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

الگوریتم جامع پیاده‌سازی شرایط کارایی مقاوم در حضور عامل ناخطی اشباع در چارچوب QFT

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسنده
استادیار، پژوهشگاه هوافضا- وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
چکیده
سامانه‌های هوافضایی به دلیل انعطاف‌پذیری و محرک‌های الکترومکانیکی یا الکتروهیدرولیک اشباع شده با عدم قطعیت و غیرخطی مواجه می‌شوند. روش‌های طراحی کنترل برای مقابله با چنین مشکلاتی متضمن محاسبات زیاد است. برای دستیابی به طراحی کنترل‌کننده سریع و دقیق برای سیستم های کنترل پیچیده‌تر، بسیاری از روش‌های طراحی پیشرفته باید خودکار شوند. نظریه QFT، به عنوان یک روش قدرتمند برای پرداختن به مسائل پیچیده، نیازمند محاسبات فراوانی است که خودکارسازی روش را ضروری می‌سازد. در چارچوب QFT، اشباع را می‌توان با معماری هوروویتز یا معماری بدون تداخل، شامل یک حلقه داخلی در اطراف المان اشباع در حلقه کنترل، بررسی کرد. فراجهش خطا یک مشکل رایج در حلقه‌های کنترل دارای اشباع است. ورودی سامانه بدون فراجهش، خروجی سامانه بدون فراجهش وسرعت کاهش خطای ورودی سامانه سه شرطی هستند که در مقالات برای جلوگیری از این مشکل فرض شده‌اند. این شرطها را می‌توان به شرطهایی روی جبران‌ساز حلقه داخلی نگاشت کرد. این مقاله یک الگوریتم جامع برای خودکارسازی فرآیند به دست آوردن شرطهای ذکر شده در بالا، با فلوچارت‌های دقیق برای تسهیل توسعه نرم‌افزار ارائه می‌کند. برای بررسی الگوریتم پیشنهادی، مرز جبران‌کننده حلقه اشباع، برای یک محرک هیدرولیکی با استفاده از کدهای کامپیوتری پیاده‌سازی شده در محیط Matlab تعیین می‌شود. نتایج میانی و نهایی برای پیگیری محاسبات، مرحله به مرحله ارائه می‌شود. در نهایت، درستی مرز حاصل با قرار دادن نقاط آن در عبارت ریاضی شرطها و مشاهده اینکه آیا نقاط حاصل شرطها را برآورده می‌کنند، بررسی می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]W. H. Chen, "QFT design for spacecraft with uncertain flexible structures," in 6th World Congress on Intelligent Control and Automation, Dalian, China, 2006, pp. 8191-8195, https://doi.org/10.1109/WCICA.2006.1713571.
[2]M. V. Chitra, K. K. Sharma, and A. A. Kumar, "Quantitative feedback theory based robust control design for a flexible launch vehicle," in International Conference on Control Communication & Computing India (ICCC), Trivandrum, India, 2015, pp. 72-77, https://doi.org/10.1109/ICCC.2015.7432872.
[3]M. Garcia Sanz, I. Eguinoa, M. Barreras, and S. Bennani, "Nondiagonal MIMO QFT controller design for darwin-type spacecraft with large flimsy appendages," Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, vol. 130, no. 1, 2008, Art. no. 011006, https://doi.org/10.1115/1.2807067.
[4]A. Sinha, S. P. Chakravarty, P. Dutta and P. Roy, "Attitude and vibration control of a solar paneled satellite using quantitative feedback theory based robust controller," in Control and Measurement Applications for Smart Grid, Select Proceedings of SGESC 2021, S. Suhag, C. Mahanta, and S. Mishra, Eds. Singapore: Springer, 2022, pp. 155-165, https://doi.org/10.1007/978-981-16-7664-2_13.
[5]Z. Li, W. Zhou, and H. Liu, "Robust controller design of non-minimum phase hypersonic aircrafts model based on quantitative feedback theory," Journal of the Astronautical Sciences, vol. 67, pp. 137-163, 2020, https://doi.org/10.1007/s40295-019-00187-y.
[6]C. H. Houpis, S. J. Rasmussen and M. Garcia-Sanz, Quantitative Feedback Theory, Fundamentals and Applications, 2nd Ed. Boca Raton: CRC Press, 2005, https://doi.org/10.1201/9781315219301.
[7]W. Wu, S. Jayasuriya and M. H. Kotzebue, "A new qft design methodology for feedback systems under input saturation," Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, vol. 123, no. 2, pp. 225-232, 2001, https://doi.org/10.1115/1.1367337.
[8]H. Kashani, "Detailed algorithm for implementing circle criterion in QFT framework for saturation nonlinearity," Journal of Space Science and Technology, vol. 17, Special issue, pp. 32-44, https://doi.org/10.22034/jsst.2024.1497.
[9]"Control System Toolbox," [Online]. Available: https://www.mathworks.com/products/control.html
[10]C. Borghesani, Y. Chait, and O. Yaniv, The QFT Frequency Domain Control Design Toolbox., User’s Guide, Terasoft, Inc. 2003.
[11]M. García Sanz and J. A. Osés, "Evolutionary algorithms for automatic tuning of QFT controllers," in IASTED International Conference on Modelling, Identification and Control, Switzerland, 2004.
[12]I. M. Horowitz, "A synthesis theory for a class of saturating systems," International Journal of Control, vol. 38, no. 1, pp. 169-187, 2007, https://doi.org/10.1080/00207178308933067.
[13]W. Wu and S. Jayasuriya, "Controller design for a nonovershooting step response with saturating nonlinearities," in American Control Conference, San Diego, CA, USA, 1999, pp. 3046-3050, https://doi.org/10.1109/ACC.1999.782321.
[14]N. Niksefat and N. Sepehri, "Design and experimental evaluation of a robust force controller for an electro-hydraulic actuator via quantitative feedback theory," Control Engineering Practice, vol. 8, no. 12, pp. 1335-1345, 2000, https://doi.org/10.1016/S0967-0661(00)00075-7
دوره 18، شماره 4
1404
صفحه 1-11

  • تاریخ دریافت 09 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 20 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش 10 اردیبهشت 1404
  • تاریخ اولین انتشار 21 اردیبهشت 1404