كنترل تحمل‌پذير خطا براي ماهواره به روش معكوس ديناميك غيرخطي

Nonlinear Dynamic Inversion Fault Tolerant Control for Spacecraft

در اين مقاله، به طراحي كنترل كننده تحمل پذير خطا براي ماهواره به منظور رديابي مسير مورد نظر و با درنظر گرفتن آسيب ضرب‌شونده در عملگر پرداخته شده است. براي اين منظور از روش معكوس ديناميك غيرخطي استفاده شده و به دليل عدم وجود تكينگي در نمايش وضعيت به كمك كواترنيون ها، استفاده از آنها در دستور كار قرار گرفته است. پايداري سيستم حلقه بسته نيز توسط روش مستقيم لياپانوف تضمين شده است. مزيت روش پيشنهادي در اين مقاله را مي توان در سادگي پياده سازي، آزادي عمل در تغيير شكل حالت گذرا و نيز اطمينان از پايداري پاسخ حلقه بسته سيستم خلاصه كرد. نتايج شبيه سازي نيز نشان از عملكرد مناسب روش پيشنهادي دارد.

In this paper, a continuous globally stable tracking control algorithm is proposed for spacecraft in the presence of unknown actuator failure. The design method is based on nonlinear dynamic inversion and in contrast to traditional fault-tolerant control methods, the proposed controller does not require knowledge of the actuator faults and is implemented without explicit fault detection and isolation processes. The stability proof is based on a Lyapunov analysis and the properties of the singularity free quaternion representation of spacecraft dynamics. Results of numerical simulations state that the proposed controller is successful in achieving high attitude performance in the presence of external disturbances and actuator failures.