نشریه مهندسی مکانیک ایران

نشریه مهندسی مکانیک ایران

مدلسازی دینامیکی و طراحی کنترل گر مود لغزشی مبتنی بر رویت گر اغتشاش زمان-ثابت برای کنترل همزمان فاصله و وضعیت در عملیات مجاورت ماهواره ‌های فضایی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی مکاترونیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله یک طرح کنترل مود لغزشی بر اساس رویتگر اغتشاش زمان-ثابت برای عملیات مجاورت ماهواره‌ ها در حضور عدم ‌قطعیت پارامترها و اغتشاشات ارائه می ­شود. این رویتگر به ­منظور تخمین نامعینی­ های تجمیعی، شامل جفتیدگی سینماتیکی، عدم ‌قطعیت پارامترها و اغتشاشات محیطی استفاده می ­شود. بر اساس خروجی رویتگر طراحی ­شده، کنترل مود لغزشی برای دستیابی به همگرایی زمان-ثابت توسعه داده می ­شود که در آن رویتگر اثر نامعینی ­ها را خنثی و چترینگ را کاهش می ­دهد. علاوه بر این، روش کنترلی پیشنهادی توانسته است سرعت همگرایی را افزایش داده و دقت ردگیری کنترل را بهبود بخشد. پایداری زمان-ثابت سیستم کنترل پیشنهادی به روش لیاپانوف اثبات گردید. به­ علاوه کارآیی آن از طریق شبیه ‌سازی ‌های عددی بررسی و مورد تأیید قرار گرفتند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] S. Dey, D. K. Giri, K. Gaurav, and V. Laxmi, "Robust Nonsingular Terminal Sliding Mode Attitude Control of Satellites," Journal of Aerospace Engineering, Vol. 34, No. 1, 2020, https://doi.org/10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0001224.
 
[2] Y. Guo, B. Huang, S.-m. Song, A.-j. Li, and C.-q. Wang, "Robust Saturated Finite-time Attitude Control for Spacecraft using Integral Sliding Mode," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 42, No. 2, 2018, https://doi.org/10.2514/1.G003520.
 
[3] J. Beyramzad, K. Daneshjou, and E. Khanmirza, "Design a Finite-time Chattering Free Attitude Controller for Rigid Spacecraft’s without Angular Velocity Measurement using Interval Type-II Fuzzy Logic Nonsingular Terminal Sliding Mode and Nonlinear Extended State Observer,"In 21st International Conference of Iranian Aerospace Society, pp. 1-8, 21-23 Feb., Tehran, Iran, 2023.
 
[4] Q. Hu, and B. Jiang, "Continuous Finite-time Attitude Control for Rigid Spacecraft Based on Angular Velocity Observer", In IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 54, No. 3, pp. 1082 - 1092, 2018, https://doi.org/10.1109/TAES.2017.2773340.
 
[5] M. Malekzadeh, and H. Sadeghian, "Attitude Control of Spacecraft Simulator without Angular Velocity Measurement," Control Engineering Practice, Vol. 84, pp. 72-81, 2019, https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2018.11.011.
 
[6] J. Liu, and X. Wang, "Advanced Sliding Mode Control: Advanced Sliding Mode Control for Mechanical Systems: Design, Analysis and MATLAB Simulation," 1st Edition, pp. 81-96, 2011, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, Berlin, https://doi.org/10.1007/978-3-642-20907-9_3.
 
[7] Y. Shtessel, E. C., L. Fridman, and A. Levant, "Sliding Mode Control and Observation: Control Engineering," 1st Edition, Vol. 10, 2014, Birkhäuser New York, NY, US, https://doi.org/10.1007/978-0-8176-4893-0.
 
[8] H. Schaub, and J. L. Junkins, "Analytical Mechanics of Space Systems", AIAA Education Series, Vol. 1, IAAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics), Virginia Polytecnic Institute and State University Blacksburg, Virginia, 2003, ISBN: 1563475634, 9781563475634.
 
[9] L. Sun, and Z. Zheng, "Disturbance Observer-based Robust Saturated Control for Spacecraft Proximity Maneuvers", In IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 26, No. 2, pp. 684-692, 2018, https://doi.org/10.1109/TCST.2017.2669145.
 
[10] R. Kristiansen, and P. J. Nicklasson, "Spacecraft Formation Flying: A Review and New Results on State Feedback Control," Acta Astronautica, Vol. 65, No. 11-12, pp. 1537-1552, 2009, doi: 10.1016/j.actaastro.2009.04.014.
 
[11] C. Zhang, Wang, J., Sun, R., Zhang, D. and Shao, X., "Multi-spacecraft Attitude Cooperative Control using Model-based Event-triggered Methodology," Advances in Space Research, Vol. 62, No. 9, pp. 2620-2630, 2018, https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.07.019.
 
[12] T. T. Nguyen, A. T. Vo, and H.-J. Kang, "A Novel ANSMC Algorithm for Tracking Control of 3-DOF |Planar Parallel Manipulators," International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, Vol. 12, pp. 32-39, 2023, doi: 10.18178/ijmerr.12.1.32-39.
 
[13] Z. Zhu, Y. Xia, and M. Fu, "Attitude Stabilization of Rigid Spacecraft with Finite‐time Convergence," International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol. 21, No. 6, 2011, https://doi.org/10.1002/rnc.1624.
 
[14] T. N. Truong, A. T. Vo, H.-J. Kang, and T. D. Le, "An Observer-based Fixed Time Sliding Mode Controller for a Class of Se," Intelligent Computing Methodologies, Vol. 13395, pp. 529–543, 2022, doi: 10.1007/978-3-031-13832-4_44.
 
[15] V. I. Utkin, "Sliding Modes in Control and Optimization," Springer Science & Business Media, 2013, ISBN: 9783642843792, 3642843794.
 
[16] X.-T. Tran, H.-J. Kang, and H.-J. K. Xuan-Toa Tran, "Continuous Adaptive Finite-time Modified Function Projective Lag Synchronization of Uncertain Hyperchaotic Systems," Transactions of the Institute of Measurement and Control, Vol. 40, No. 3, pp. 853-860, 2016-10-12, https://doi.org/10.1177/0142331216670453.
 
[17] Z. Zuo, "Non‐singular Fixed‐time Terminal Sliding Mode Control of Non‐linear Systems," IET Control Theory & Applications, Vol. 9, No. 4, pp. 545-552, 2015, https://doi.org/10.1049/iet-cta.2014.0202.
 
[18] L. Sun, and W. Huo, "6-DOF Integrated Adaptive Backstepping Control for Spacecraft Proximity Operations," In IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 51, No. 3, pp. 2433 - 2443, 2015, doi: 10.1109/TAES.2015.140339.

  • تاریخ دریافت 16 شهریور 1403
  • تاریخ بازنگری 28 آذر 1403
  • تاریخ پذیرش 18 اسفند 1403