بررسي اثر نوع بيان سينماتيك در كنترل وضعيت فضاپيما با روش خطي‌سازي پسخورد

Investigation in to The Effect of Kinematic of The Space Craft Attitude Control Using Feedback Linearization Method

استفاده از تئورهاي كنترل غيرخطي در مسئله كنترل وضعيت فضاپيما رايج و مرسوم مي‌باشد. تئوري خطي‌سازي پسخورد يك روش كنترل غيرخطي است كه سعي در خطي‌سازي ديناميك‌هاي غيرخطي سيستم دارد. انتخاب خروجي در اين تئوري كنترلي، اثر مستقيمي بر پايداري سيستم خواهد داشت. به‌منظور كنترل وضعيت فضاپيما در اين روش، پارامترهاي توصيف‌كننده وضعيت سيستم به‌عنوان خروجي در نظر گرفته مي‌شوند. هدف اين پژوهش بررسي تفاوت اثر استفاده از روش مرسوم بيان سينماتيك از طريق پارامترهاي كواترنيون در مقابل استفاده از پارامترهاي اصلاح‌شده رودريگز مي‌باشد. با طراحي صورت گرفته و نتايج شبيه‌سازي‌ها اين مطلب مشخص شد كه استفاده از كواترنيون‌ها در مانورهايي كه منجر به صفر شدن قسمت اسكالر پارامترهاي كواترنيون مي‌شود، عدم كارايي قانون كنترلي رابه علت وجود سينگولاريتي در محاسبات نتيجه خواهد داد. اين در حالي است كه به كمك پارامترهاي اصلاح‌شده رودريگز اين مشكل به وجود نمي‌آيد و كنترلر در مانورهاي تغيير وضعيت يكسان سرعت و بهره‌وري بيشتري را با تلاش كمتر از خود نشان مي‌دهد.

Using nonlinear control theories is common for the attitude control problem of spacecraft.Feedback linearization theory is a nonlinear control method which tries to transform nonlinear dynamics of system into linear.In this control theory, outputs choice will have a direct impact on the stability of system.In order to control the spacecraft attitude by this method, parameters that describe the spacecraft attitude are considered as outputs.The aim of this study is to investigate the effect of using quaternion parameters as a conventional representation in the kinematic equations compared with modified Rodrigues parameters.According to designed controller and simulation results, it is evident that in maneuvers with zero scalar part of quaternion, the controller efficiency is reduced due to singularity in the calculations.This is while by using modified Rodrigues parameters, singularity does not occur and in this way the controller, in the same maneuvers as the previous method, is faster and more efficient with less effort.