کنترل PID مقاوم یک ماهواره انعطاف‌پذیر با درنظرگرفتن دینامیک عملگر تراستر

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 استادیار، مجتمع دنشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

هدف این مقاله، بررسی و ارائه کنترل PID مقاوم وضعیت یک ماهواره انعطاف پذیر با لحاظ کردن دینامیک عملگر تراستر است. ویژگی انعطاف پذیری در ماهواره، سبب تغییر در دینامیک کل ماهواره می شود. در طول مانور، گشتاور اغتشاشی تصادفی و عدم قطعیت ماتریس اینرسی بر ماهواره اعمال می شود. تراستر عملگر مورد استفاده برای انجام فرامین کنترلی است که از گسسته ساز PWPF بهینه شده توسط الگوریتم فرا ابتکاری ژنتیک بهره می برد. بهینه سازی تراستر و ضرایب کنترل PID مقاوم مقید از دیگر نوآوری‌ های ‌این مقاله است. با افزودن قیدهای سرعت زاویه ای و گشتاور کنترلی، کنترل مقاوم طراحی شده اولا عملکرد مطلوبی در اجرای فرمان دارد؛ و ثانیا در برابر عدم قطعیت های داخلی و خارجی مطرح شده، مقاوم است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Likins, P.W., and Fleischer, G.E., "Results of Flexible Spacecraft Attitude Control Studies Utilizing Hybrid Coordinates", Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 8(3), pp. 264-273, (1971).
 
[2] Johnston, J.D., and Thornton E.A., "Thermally Induced Dynamics of Satellite Solar Panels", Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 37(5), pp. 604-613, (2000).
[3] Kubota, T., Hashimoto, T., Sawai, S., Kawaguchi, J.I., Ninomiya, K., Uo, M., and Baba, K., "An Autonomo­us Navigation and Guidance System for MUSES-C Asteroid Landing", Acta Astronautica, Vol. 52(2-6), pp. 125-131, (2003).
 
[4] Wie, B., and Plescia, C.T., "Attitude Stabilization of Flexible Spacecraft During Stationkeeping Maneuvers", Journal of Guidance, Control and Dynamics (JGCD), Vol. 7(4), pp. 430-436, (1984).
 
[5] Al-Saif, K.A., Foda, M.A., and Aldakkan, K., "Suppression of Microvibrations of Low-earth-orbit Satellites with Flexible Solar Panels", Journal of Aerospace Engineering, Vol. 25(1), pp. 117-124, (2012).
 
[6] He, W., and Ge, S.S., "Dynamic Modeling and Vibration Control of a Flexible Satellite", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 51(2), pp. 1422-1431, (2015).
 
[7] Rad, H.K., Salarieh, H., Alasty, A., and Vatankhah, R., "Boundary Control of Flexible Satellite Vibration in Planar Motion", Journal of Sound and Vibration, Vol. 432, pp. 549-568, (2018).
 
[8] Avanzini, G., de Angelis, E.L., Giulietti, F., and Serrano, N., "Attitude Control of Low Earth Orbit Satellites by Reaction Wheels and Magnetic Torquers", Acta Astronautica, Vol. 160, pp. 625-634, (2019).
 
[9] Murilo, A., De Deus Peixoto, P.J., De Souza, L.C.G., and Lopes, R.V., "Real-time Implementation of a Parameterized Model Predictive Control for Attitude Control Systems of Rigid-flexible Satellite", Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 149, pp. 107-129, (2021).
 
[10] Bang, H., Ha, C.K., and Kim J.H., "Flexible Spacecraft Attitude Maneuver by Application of Sliding Mode Control", Acta Astronautica, Vol. 57(11), pp. 841-850, (2005).
 
[11] Bai, H., Huang, C., and Zeng, J., "Robust Nonlinear H∞ Output-feedback Control for Flexible Spacecraft Attitude Manoeuvring", Transactions of the Institute of Measurement and Control, Vol. 41(7), pp. 2026-2038, (2019).
 
[12] Cheng, X., Yuan, L.I.U., Yi, Q.I.N., Feng,W.A.N.G., and Zhang, J., "Coordinated Attitude Control for Flexible Spacecraft Formation with Actuator Configuration Misalignment", Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 34(3), pp. 176-186, (2020).
 
[13] Lee, J., Kang, D.E., and Park, C., "Geometric Robust Adaptive Control for Satellite Attitude Tracking with Reaction Wheels", Acta Astronautica, Vol. 179, pp. 238-252, (2021).
 
[14] Malekzadeh, M., "Robust Control of Flexible Spacecraft Considering Actuator Dynamic", Modares Mechanical Engineering, Vol. 14(15), pp. 225-230, (2015).
 
[15] Malekzadeh, M., "Quaternion Based Active Control of a Flexible Spacecraft", The 15th International Conference of the Iranian Aerospace Association, 5-7 November, Tehran, Iran, (2016).
[16] Sadeghian Bafghi, S., Fathi, M., Rahbar, N., "Control the Elevation Angle of the Flexible Satellite Model-based Predictive Controller Assistance Neural Network", Iranian Mechanical Engineering Journal, Vol. 18(1), pp. 22-40, (2016).
 
[17] Li, Y., and Ye, D., "Robust PID Controller for Flexible Satellite Attitude Control under Angular Velocity and Control Torque Constraint", Asian Journal of Control, Vol. 22(3), pp. 1327-1344, (2020).
 
[18] Sidi, M.J., "Spacecraft Dynamics and Control: a Practical Engineering Approach",  Cambridge Aerospace Series 7, First Published, Press Syndicate of the University of Cambridge (Cambridge University Press), New York, USA, (1997).