طراحي كنترلر تطبيقي وضعيت ماهواره مبتني بر «سنتز كنترل كمينه غيرمتمركز» با لحاظ مدل دقيق چرخ عكس‌العملي

Satellite Adaptive Attitude Control Based on Decentralized Minimal Control in the Presence of Reaction wheel Accurate Model

در این مقاله، یك كنترل‌كننده تطبیقی مبتنی بر سنتز كنترل كمینه غیرمتمركز DMCS (Decentralized Minimal Control Synthesis) برای كنترل وضعیت ماهواره سنجش از دور نمونه طراحی شده است. هدف از طراحی این كنترل‌كننده، انجام مانورهای چرخشی سه محوره با زوایای بزرگ، دست‌یابی به سیستم پایدار و ردیابی مسیر مرجع وضعیت درحضور عدم­قطعیت پارامترهای ممان اینرسی ماهواره است. در طراحی این كنترل‌كننده اثر اغتشاشات داخلی و خارجی، كوپلینگ‌های غیرخطی در دینامیك ماهواره و مدل دقیق عملگرها مدنظر قرار گرفته است. عملگرهای كنترلی مورد استفاده برای اجرای مانور وضعیت ماهواره چهار چرخ عكس‌العملی و با ساختار هرمیاست. لذا مدل دقیق چرخ­های عكس­العملی با در نظر گرفتن حداكثر ولتاژ، جریان، سرعت­های زاویه­ای مجاز و توان چرخ در طراحی كنترل­كننده منظور شده است. عملكرد كنترل­كننده طراحی شده از طریق شبیه­سازی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. نتایج شبیه­سازی بیانگر كارایی مطلوب كنترل‌كننده وضعیت طراحی شده در حضور مدل دقیق چرخ­های عكس­العملی، اغتشاشات داخلی و خارجی و عدم­قطعیت در پارامترهای مدل ماهواره است.

In this paper, an adaptive controller based on decentralized minimal control synthesis is designed n order to control an attitude of specific remote sensing satellite. The main design purposes are performing spinning, three axis and large angle maneuver as well as achieving a stable system and tracking the reference attitude trajectory in the presence of uncertainties. In the design process, the effects of internal and external disturbances, nonlinearities in the satellite dynamic and the accurate model of actuators are regarded. Four reaction wheels with pyramidal structure are modeled as the actuators to accomplish an attitude maneuver. So the exact reaction wheels’ model with regarding the maximum voltage, current, allowable angular velocities and power of wheels is developed. The simulation results show an acceptable performance of controller in the presence of exacts actuators’ model, external and internal disturbances and uncertainties in the satellite parameters.