عنوان مقاله :
كنترل همزمان جهت گيري و ارتعاشات خمشي-پيچشي ماهواره داراي پانلهاي چند قسمتي به كمك كنترل-مشاهدهگر مرزي مبتني بر معادلات ديفرنسيل با مشتقات جزئي
عنوان به زبان ديگر :
No Title
پديد آورندگان :
عطايي، محمد مهدي دانشگاه صنعتي شريف - دانشكده ي مهندسي مكانيك، تهران , نجات پيشكناري، حسين دانشگاه صنعتي شريف - دانشكده ي مهندسي مكانيك، تهران , سالاريه، حسن دانشگاه صنعتي شريف - دانشكده ي مهندسي مكانيك، تهران
كليدواژه :
مشاهدهگر معادلات جزيي , كنترل مرزي , ماهواره انعطافپذير , ديناميك خارج از صفحه
چكيده فارسي :
در اين مقاله كنترل مرزي مبتني بر مشاهدهگر معادلات جزيي براي وضعيت و ارتعاشات يك فرم كلي از ماهوارههاي انعطافپذير و با لحاظ پيچش و خمش توام ارائه شده است. ديناميك وضعيت بدنهي صلب و ارتعاشات صفحات خورشيدي يك دستگاه معادلات ديفرانسيل مرتبط معمولي و جزيي را تشكيل ميدهد كه در اين مقاله مستقيماً و بدون گسستهسازي كنترل ميشود. در روش ارائه شده كمينه تعداد سيگنال پسخوراند از مرز قابل استفاده است كه توسط مشاهدهگر تخمين زده ميشود. بنابراين فقط دادههاي وضعيت ماهواره و آهنگ تغييرات آن بايستي اندازهگيري شود ولي همچنان سيستم كنترل از اطلاعات مربوط به ارتعاشات در اجزاي گسترده بهره ميبرد. پايداري مجانبي سيستم مدار بسته اثبات ميشود و از طريق شبيهسازي اجزاي محدود، عملكرد مناسب اين كنترلكنندهي مرزي مبتني بر مشاهدهگر نشان داده ميشود.
چكيده لاتين :
In this paper a PDE observer based boundary control method is presented for attitude control and vibration suppression of a general form of flexible satellites considering torsional deflections in addition to bending for the first time. Attitude dynamics of the rigid hub together with the vibrations of solar panels form a coupled system of ordinary and partial differential equations which is controlled directly in this paper without discretization. Consequently, spill-over instability is avoided that may rise from the ignored vibration modes through simplifying partial differential equations into ordinary ones. The presented method requires the least number of feedbacks from boundaries which are estimated by the observer. Therefore, control system still uses information from vibrations in distributed parts while just attitude data shall be measured. Besides, no actuators excess to regular torque actuators in the main hub like reaction wheels are needed. Dynamic model is derived via Hamilton principle method which encompasses coupled ODE-PDE attitude dynamic equations plus the governing equations of torsional and bending vibrations. Bending deflections appear to be coupled with roll dynamics while torsional deflections affect pitch dynamics and vice versa. PDE observer is designed following the pattern of Luenberger scheme. After constructing error dynamics, Lyapunov stability criterion is applied to prove boundedness of observer states. Next, control laws are introduced that use boundary data estimated by the observer. Again a Lyapunov function is defined to cover total closed-loop system. Implicating Lyapunov stability criterion together with LaSalle invariance reasoning, asymptotic stability of the closed loop system is approved. Finally, finite element model of the satellite is obtained. Euler-Bernoulli beam elements are used in this regard and torsional generalized coordinates are added to them before calculating equivalent mass, stiffness and damping matrices of the dynamic system. Simulation of the closed-loop behavior illustrates good performance of this PDE observer based boundary controller.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف