طراحي كنترل‌كننده تحمل‌پذير عيب فعال فضاپيما در حالت عيب عملگر

Designing Active Fault- tolerant Controller for Spacecraft under Actuator Fault

مساله كنترل تحمل‌پذير عيب يكي از مسائل مهم در حوزه كنترل اتوماتيك مي‌باشد. دليل اهميت اين موضوع نيز احتمال بروز عيب يا خرابي در هر يك از اجزاي سيستم كنترلي (سنسور-عملگر-سيستم) است. اين موضوع بخصوص در رابطه با سيستم‌هاي فضايي، به دليل عدم دسترسي آسان به اين سيستم‌ها داراي اهميت بسيار زيادي است. از طرفي بدليل ضرورت كاهش وزن اين سيستم‌ها تا حد ممكن، استفاده از افزونگي سخت‌افزاري داراي محدوديت‌هايي بوده و استفاده از افزونگي‌هاي تحليلي بيشتر مورد توجه است. در اين مقاله از اصلاح فرامين كنترلي حلقه باز براي اصلاح ورودي‌هاي مرجع استفاده شده است. با استفاده از شبيه‌سازي نشان داده شده، در صورت عدم اصلاح ورودي‌هاي مرجع، كنترل‌كننده قادر نخواهد بود در شرايط بروز عيب عملگر، فضاپيما را به شرايط مطلوب برساند. سپس با استفاده از روش پيشنهاد شده، وضعيت سيستم حول هر سه محور بدني به شرايط مطلوب رسانده شده است. مزيت روش ارائه شده در مقاله حاضر اين است كه در اين روش، نيازي به محاسبه مشتقات زماني اول و دوم ورودي‌هاي مرجع نيست و مي-توان اين ورودي‌ها را از طريق انتگرال‌گيري بدست آورد. اين مساله به نوبه خود باعث خواهد شد تا از مشكلات محاسباتي مربوط به مشتق‌گيري در شبيه‌سازي جلوگيري شود.

Fault- tolerant control is one of the important issues in automatic control. The reason for this importance is the probability of fault/ failure occurrence in controlling subsystems (sensor-actuator-system). Direct access to spacecraft is not always possible, Therefore fault- tolerant control has become even more important in space systems. On the other hand, due to the necessity for weight reduction in these systems, employing hardware redundancy has limitations. So, analytical redundancy has gained much attention in such systems. In this paper, reference inputs are corrected based an open- loop control command adjustment. Using simulation shown, without reference input adjustment, the controller will not be able to satisfy mission requirements when actuator faults occur. Then, the proposed method is used and the desired requirements are satisfied. The advantage of the proposed method is that, there is no need for taking the first and second derivatives of the reference inputs and these inputs can be obtained through integration.. This will prevent computational problems associated with differentiation.