ارزيابي كنترل ‌وضعيت مغناطيسي با شبيه‌ساز آزمايشگاهي مبتني بر ياتاقان هوايي

Evaluation of Magnetic Attitude control with Air-Bearing simulator

در اين مقاله، ارزيابي كنترل وضعيت مغناطيسي با استفاده از قوانين كنترلي PD و LQR بررسي شده است. براي ارزيابي اين قوانين كنترلي از «شبيه‌ساز سه‌درجۀ آزادي كنترل وضعيت ماهواره مبتني بر ياتاقان هوايي» استفاده شده است. معادلات ديناميكي و سينماتيكي توسعه‌يافته براي شبيه‌ساز با تست آزمايشگاهي حلقه‌باز صحه‌گذاري مي‌شود. پس از اثبات صحت مدل‌سازي، قوانين كنترلي با مقايسۀ نتايج شبيه‌سازي و تست آزمايشگاهي حلقه‌بسته ارزيابي مي‌شود. به دليل محدوديت‌هاي ذاتي شبيه‌ساز، پياده‌سازي كنترل‌كنندۀ وضعيت مغناطيسي تنها در راستاي يك محور امكان‌پذير است. نتايج تست‌هاي آزمايشگاهي نشان‌دهندۀ عملكرد بهتر قانون كنترلي LQR و دقت مناسب آن براي بسياري از مأموريت‌هاست. بنابراين، با تعميم كنترل‌كنندۀ LQRشبيه‌سازي سه‌محوره براي يك ماهواره انجام شده است.

In this paper, the three-axis magnetic attitude control using PD and LQR control laws have been studied in a lab environment. Evaluation of the magnetic attitude control with this control laws is done by a "three degrees of freedom air-bearing simulator". Developed dynamic and kinematic equations to be used in actual simulator are evaluated by open loop test. Then control laws evaluated by comparing close loop simulation and laboratory test. Due to the inherent simulator limitations, magnetic attitude control only possible in the yaw axis. Laboratory test results indicate the improved and accurate performance of LQR control law for most satellite missions. Therefore by generalized LQR controller, three-axis simulation was performed for a satellite.