پژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایران علوم، فناوری و کاربردهای فضایی 2783-4557 5 2 2026 02 20 Attitude control of satellites equipped with three reaction wheels using an H2/H∞ switching model predictive control scheme over a wide range of operating points کنترل وضعیت ماهوارههای مبتنی بر کنترل پیش‌بین مدل کلیدزنی H∞/ H2 با قابلیت مانور در یک محدوده عملکردی گسترده 54 74 251152 10.22034/jssta.2025.491857.1218 FA طالب عبداللهی استادیار، پژوهشگاه فضایی ایران 0000-0002-7877-8694 Journal Article 2024 12 02 This paper presents a simultaneous attitude control scheme for satellites equipped with reaction wheel actuators, utilizing an H2/H∞ model predictive approach within a switched systems framework. The satellite’s nonlinear attitude dynamics are decomposed into multiple linear sub-dynamics, each representing specific operating points. A switching law governs the activation of these sub-dynamics, enabling the system to leverage simpler linear models instead of directly addressing the complexity of the nonlinear dynamics. This approach also facilitates rapid attitude maneuvers, characteristic of switched systems. Control laws are designed for each sub-dynamic to ensure accurate tracking across a wide range of operating conditions, thereby enhancing both pointing accuracy and maneuvering speed. The proposed scheme addresses the H2 optimization problem to guarantee closed-loop stability while satisfying satellite energy constraints. Additionally, it incorporates the H∞ criterion to mitigate disturbances and improve robustness. The effectiveness of the proposed control strategy is validated through simulations on a representative satellite model, demonstrating its capability to achieve high-performance attitude control under varying operational scenarios. در این مقاله، یک طرح همزمان کنترل وضعیت بر اساس رویکرد پیش‌بین مدل کلیدزنی و سیگنال کلیدزنی برای ماهواره‌های تجهیز شده با عملگرهای چرخ عکس‌العملی توسعه می‌یابد. در این طرح، ابتدا دینامیک وضعیت غیرخطی ماهواره بر اساس نقاط کاری مختلف به چند زیردینامیک خطی که هر کدام توصیف‌کننده بخشی از رفتار کلی است شکسته می‌شود. سپس، یک قانون کلیدزنی تعریف می‌شود که زمان فعال بودن هر کدام از دینامیک‌ها را مشخص می‌کند. بنابراین، به جای پرداختن به یک دینامیک غیرخطی پیچیده، از چند زیردینامیک خطی ساده استفاده می‌شود. همچنین، به دلیل ماهیت سیستم‌های کلیدزنی، امکان مانورهای سریع قابل پوشش است. علاوه بر این، با تخصیص دادن یک قانون کنترلی برای هر زیردینامیک هم امکان ردیابی در یک محدوده وسیع نقاط کاری فراهم می‌شود و هم دقت و سرعت نشانه‌روی افزایش می‌یابد. در این طرح، مسأله حداقل کردن یک تابع هزینه با افق پیش‌بین بینهایت (مسأله ) مورد توجه قرار می‌گیرد تا هم بتوان پایداری سیستم حلقه بسته را تضمین نمود و هم بتوان بر محدودیت انرژی در ماهواره‌ها غلبه کرد. همچنین، مسئله کاهش اثر اغتشاشات (مسأله ) مطرح می‌گردد تا تأثیرات نامطلوب اغتشاشات تضعیف شود. در نهایت، عملکرد طرح پیشنهادی روی یک ماهواره نمونه از طریق شبیه‌سازی نشان داده می‌شود. https://journal.isrc.ac.ir/article_251152_7ef8666f9929291fc9981841be62960a.pdf