کنترل مقاوم تطبیقی پرواز هماهنگ ماهوارهها در مدار بیضوی با خروج از مرکز بزرگ

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان

2 کارشناسی ارشد طراحی کاربردی، مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان

3 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان

چکیده

در مقاله حاضر به موضوع طراحی کنترلر مقاوم برای پرواز هماهنگ ماهواره‌ها پرداخته می‌شود. در این راستا دو نمونه از کنترلر مود لغزشی مرتبه بالا برای پرواز هماهنگ غیرخطی ماهواره‌ها در حالت دنبال کردن رهبر طراحی می‌شود. از کنترلر مود لغزشی فوق پیچشی برای کاهش چترینگ و کنترلر ترمینال غیر تکین بدلیل رهیابی به پاسخ دقیق در زمان محدود استفاده می شود. در طراحی هر دو کنترلر محدودیت عملگر در نظر گرفته شده است.
برای کاهش تلاشهای کنترلی از ضرایب متغیر با زمان تطبیقی استفاده شده است. در این حالت ضرایب کنترلرهای مقاوم بسته به میزان خطا، با شرایط تطبیق می یابند. هر دو کنترلر تطبیقی فوق پچشی و ترمینال غیر تکین بر روی پروژه فضایی پروبا-3 شبیه سازی و عملکرد کنترلرها در کنترل پرواز هماهنگ در مانورهایی با خروج از مرکز بزرگ با در نظر گرفتن نامعینی در حضور اغتشاش J2 بررسی می شود. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Daniel PS, Fred YH, Scott RP (2004) A Survey of spacecraft formation flying guidance and control (Part II): Control. ACC Conference. Boston. Massachusetts. 2976-2985.

[2] Rabiei A, Malekzadeh M, Abnili M (2015) A nonlinear predictive PID Controller design for spacecraft formation flying control. Modares Mech Eng 15(3): 313-321. (In Persian)

[3] Wang F, Liu M, Jin R, Li Z (2016) Adaptive back stepping controller and sliding mode controller design for formation flight in Sun–Earth L 2 point. Aerosp Sci Technol 55: 409-418.

[4] Nair RR, Behera L, Kumar V, Jamshidi M (2015). Multisatellite formation control for remote sensing applications using artificial potential field and adaptive fuzzy sliding mode control. IEEE Syst J 9(2): 508-518.

[5] Christopher E, Enric FC, Leonid F (2006) Advances in variable structure and sliding mode control. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg.

[6] Delprat S, Ferreira A, Loza D (2014) High order sliding mode control for hybrid vehicle stability. Int J Sys Sci 45(5): 1202-1212

[7] Giorgio B, Alessandro P, Elisabetta P, Elio U (2003) A survey of applications of second-order sliding mode control to mechanical systems, Int J Control 79(6): 875-892.

[8] Imad M, Fayez Sh A, Salah L, Maxime W (2015) Comparison of robust and adaptive second order sliding mode control in PEMFC air-feed systems. Int  J Hydrogen Energy 15(5): 1-14.

[9] Feng Y, Han X, Wang Y, Yu X (2007) Second-order terminal sliding mode control of uncertain multivariable systems. Int J Control 80(6): 856-862.

[10] Zhao LW, Hua CC (2014) Finite-time consensus tracking of second-order multi-agent systems via nonsingular TSM. Nonlinear dyn 75(1-2): 311-318.

[11] He X, Wang Q, Yu W (2015) Finite-time distributed cooperative attitude tracking control for multiple rigid spacecraft. Appl Math Comput 256: 724-734.

[12] Huang X, Yan, Y, Zhou Y, Hao D (2016) Fast terminal sliding mode control of under actuated spacecraft formation reconfiguration. J Aerosp Eng 04016020.

[13] Zhou N, Xia Y (2015) Coordination control design for formation reconfiguration of multiple spacecraft. IET Control Theory 9(15): 2222-2231.

[14] Zhou N, Xia Y, Wang M, Fu M (2015) Finite‐time attitude control of multiple rigid spacecraft using terminal sliding mode. Int J Robust Nonlinear Control 25(12): 1862-1876.

[15] Jonghee B, Youdan K (2013) Spacecraft formation reconfiguration using impulsive control input. Int J Aeronaut Space Sci 14(2): 183-192.

[16] Jonghee B, Youdan K (2012) Adaptive controller design for spacecraft formation flying using sliding mode controller and neural networks. J Franklin Inst (349): 578-603.

[17] Terry A, Srinivas V, Pini G, Jonathan H, Louis B (2010) Spacecraft formation flying: dynamics, control and navigation. 1st edn. Butterworth-Heinemann Elsevier Oxford.

[18] Markus L, Agnes MG (2013) Formation flying and mission design for Proba-3. Acta Astronautica 82: (137-145).

[19] Jerzy S (2015) Aerospace Robotics II. Springer International Publishing Switzerland.

[20] Llorente JS, Agenjo A, Carrascosa C, Negueruela C, Mestreau-Garreau A, Cropp A, Santovincenzo A (2013) PROBA-3: Precise formation flying demonstration mission. Acta Astronautica (82): 38-46.

[21] Mattia Z (2011) Coupled orbital and attitude SDRE control system for spacecraft formation flying. MS. Thesis, Polytechnic Di Milano.

[22] Chutiphon P, Alan SIZ, May LT (2010) Quasi-continuous higher order sliding mode controllers for spacecraft attitude tracking maneuvers. IEEE Trans Ind Electron 57(4): 1436-1444.

[23] Yuri Sh, Christopher E, Leonid F, Arie L (2014) Sliding mode control and observation. Springer Science and Business Media, New York.

[24] Derafa L, Benallegue A, Fridman L (2012) Super twisting control algorithm for the attitude tracking of a four rotors UAV. J Franklin Ins 349(5): 685-699.

[25] Moreno JA (2009) A linear framework for the robust stability analysis of a generalized super-twisting algorithm. in Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control, CCE, 2009 6th Int. Conf.  pp. 1-6.

[26] Stephen B, Laurent EGh, Eric F, Venkataramanan B (1994) Linear matrix inequalities in system and control theory. Society for Industrial and Applied Mathematics Philadelphia.

[27] Hao L, Lihua D, Zhong S (2011) Adaptive nonsingular fast terminal sliding mode control for electromechanical actuator. Int J Sys Sci 42(1): 1-15.

[28] Jinkun L, Xinhua W (2012) Advanced sliding mode control for mechanical systems: design, analysis and MATLAB simulation. 1st edn. Tsinghua University Press, Beijing and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

[29] Chanidapha S, Chutiphon P (2013) Finite-time convergent sliding mode controllers for robot manipulators. Appl Mathematical Sci 63(7): 3141-3154.

[30] Charles DB (2002) Elements of spacecraft design. 1st edn. American Institute of Aeronautics and Astronautics. Inc. Reston. Virginia.

[31] Katsuhiko Y, Masaya K (2012) New state transition matrix for formation flying in J2 perturbed elliptic orbits J Guid Control Dyn 35(2): 536-547.