نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده رانشگر‌های فضایی تبریز

2 پژوهشکده رانشگرهای فضایی تبریز

چکیده

در این مقاله، یک روش کنترل تحمل‌پذیر غیرفعال برای ردیابی وضعیت ماهواره با در نظر گرفتن اغتشاشات خارجی، نامعینی ماتریس اینرسی و عیب عملگرهای چرخ عکس‌العملی پیشنهاد شده است. برای رسیدن به این هدف، روش مد لغزشی نهایی سریع اصلاح ‌شده به‌دلیل مقاومت آن در برابر نامعینی‌های مدل نشده و طراحی روش کنترل برای مدل غیرخطی سیستم مورد استفاده قرار گرفته است. متغیر سطح لغزش طوری انتخاب شده است تا از تکینگی دوری کرده، در زمان محدودی به صفر همگرا شود و هم‌چنین پدیده چترینگ کاهش یابد. پایداری و همگرایی زمان محدود متغیرهای وضعیت نیز توسط روش لیاپانوف توسعه‌یافته به اثبات رسیده است. به‌منظور افزایش دقت کنترلر طراحی‌ شده نیز مدل دینامیکی عملگرهای مذکور مورد توجه قرار گرفته است. در نهایت، به‌منظور بررسی عملکرد روش پیشنهادی، شبیه‌سازی بر روی یک ماهواره با چهار چرخ عکس‏العملی و تحت شرایط ذکر شده انجام پذیرفته است. نتایج به‌دست آمده حاکی از آن است که روش پیشنهادی می-تواند با وجود رخداد عیب، پایداری سیستم را حفظ کرده و تحت شرایط مختلفی متغیرهای وضعیت را در زمان محدودی به مقدار مطلوب خود همگرا کرده و هم‌چنین سیگنال کنترلی بدون چترینگ تولید کند

کلیدواژه‌ها

موضوعات

##Y. Miao, et al., "Adaptive fast nonsingular terminal sliding mode control for attitude tracking of flexible spacecraft with rotating appendage," Aerospace Science and Technology, vol. 93, pp. 105312, 2019.##
##S.M. Sadigh, A. Kashaninia, and S.M.M. Dehghan, "Adaptive Fault Tolerant Attitude Control of a Nano-Satellite with Three Magnetorquers and One Reaction Wheel," Journal of Aerospace Engineering, vol. 35, no. 1, pp. 04021113, 2022.##
## S. Eshghi, and R. Varatharajoo, "Nonsingular terminal sliding mode control technique for attitude tracking problem of a small satellite with combined energy and attitude control system (CEACS)," Aerospace science and technology, vol. 76, pp. 14-26, 2018.##
## S.Boulouma, S. Labiod, and H. Boubertakh, "Direct adaptive control of a flexible spacecraft with disturbances and uncertain actuator failures," Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 110, pp. 73-89, 2018.##
## S. M. Sadigh, A. Kashaninia, and S.M.M. Dehghan, "Fault-tolerant Satellite Attitude Tracking by Modified Non-Singular Fast Terminal Sliding Mode," 2020 28th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE),IEEE, 2020.##
##Z. Zhu and Y. Guo, "Adaptive coordinated attitude control for spacecraft formation with saturating actuators and unknown inertia," Journal of the Franklin Institute, vol. 356, no. 2, pp. 1021-1037, 2019.##
##Q. Li, J. Yuan, and C. Sun, "Robust fault-tolerant saturated control for spacecraft proximity operations with actuator saturation and faults," Advances in Space Research, vol. 63, no. 5, pp. 1541-1553, 2019.##
##Y. Bai, , et al., "Attitude tracking with an adaptive sliding mode response to reaction wheel failure," European Journal of Control, vol. 42, pp. 67-76, 2018.##
##Q. Hu, and B. Xiao, "Fault-tolerant sliding mode attitude control for flexible spacecraft under loss of actuator effectiveness," Nonlinear Dynamics, vol. 64, pp. 13-23, 2011.##
##Q. Hu and B. Xiao, "Adaptive fault tolerant control using integral sliding mode strategy with application to flexible spacecraft," International Journal of Systems Science, vol. 44, no. 12, pp. 2273-2286, 2013.##
## S. M Sadigh, A. Kashaninia, and S.M.M. Dehghan, "Fault tolerant nano-satellite attitude control by adaptive modified nonsingular fast terminal sliding mode control," Journal of Control, 2021.##
## د. بوستان، س. ک. حسینی ثانی، ن. پریز، "کنترل تحمل‏پذیر خطا برای ماهواره به روش معکوس دینامیک غیرخطی،" علوم و فناوری فضایی، دوره 8، شماره 2، ص ص 11-17، 2015.##
## م. نوابی و پ. زارعی، "کنترل وضعیت ماهواره ی کوچک دارای کمبود عملگر با استفاده از کنترل پیش­بین مدل،" هجدهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، 1398.##
## م. نوابی و پ. زارعی، "کنترل پیش‌بین غیرخطی وضعیت فضاپیما با وجود نقص دو چرخ عکس‌العملی دارای زاویه‌ی نصب،" علوم و فناوری فضایی، 2021.##
## H. Bolandi, , M. Haghparast, and M. Abedi, "A reliable fault tolerant attitude control system based on an adaptive fault detection and diagnosis algorithm together with a backstepping fault recovery controller," scientiairanica,vol. 20, no. 6, pp. 1999-2014, 2013.##
## . م. نوابی و م. حسینی، "مدل‌سازی و کنترل وضعیت یک ماهواره به کمک چرخ عکس‌العملی با روش خطی‌سازی پسخورد و بررسی عملکرد آن با معیارهای توان و اولراینت،" مهندسی مکانیک مدرس، دوره 18، شماره 1، ص ص 51-61، 2018.##
##M.J. Sidi, Spacecraft dynamics and control: a practical engineering approach, Vol. 7, Cambridge university press, 1997.##
## Q. Hu, "Robust adaptive sliding-mode fault-tolerant control with L2-gain performance for flexible spacecraft using redundant reaction wheels," IET control theory & applications, vol. 4, no. 6, pp. 1055-1070, 2010.##
## Y. Jiang, Q. Hu, and G. Ma, "Adaptive backstepping fault-tolerant control for flexible spacecraft with unknown bounded disturbances and actuator failures," ISA transactions, vol. 49, no. 1, pp. 57-69, 2010.##
## S. Gao, et al., "Finite‐time adaptive fault‐tolerant control for rigid spacecraft attitude tracking," Asian Journal of Control, vol. 23, no. 2, pp. 103-1024, 2020.##
##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, pp. 686-702, 2011.##
##H. Lee and Y. Kim, "Fault-tolerant control scheme for satellite attitude control system," IET control theory & applications, vol. 4, no. 8, pp. 1436-1450, 2010.##
##X. Shao, et al., "Fault-Tolerant Prescribed Performance Attitude Tracking Control for Spacecraft Under Input Saturation," IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 28, no. 2, 2018.##
## Z. Han, et al., "Spacecraft fault-tolerant control using adaptive non-singular fast terminal sliding mode," IET Control Theory & Applications, vol. 10, no. 16, pp. 1991-1999, 2016.##
## Q. Hu, , X. Shao, and L. Guo, "Adaptive fault-tolerant attitude tracking control of spacecraft with prescribed performance," IEEE/ASME Transactions on Mechatronics,vol. 23, no. 1, pp. 331-341, 2017.##
## X. Wang and C.P. Tan, "Fault‐tolerant spacecraft attitude control under actuator saturation and without angular velocity," International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol. 29, no. 18, pp. 6483-6506, 2019.##