طراحی کنترلر تطبیقی L1 یک سامانه فضایی با احتساب اثر انعطاف پذیری

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 کارشناس ارشد، دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 استاد، دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

یکی از مهمترین چالش‌های موجود در طراحی کنترلر وسایل پرنده تغییر شدید پارامترها به دلیل شرایط مختلف پروازی، تغییر در ضرایب آیرودینامیکی و خواص جرمی در هنگام پرواز می‌باشد. مشکل کنترل این وسایل بعلت طول بلند و بدنه نازک افزایش یافته و نیروهای اغتشاشی و نیروهای تولید شده توسط حرکت سطوح کنترلی باعث بروز خواص آیروالاستیک در این وسایل میگردد. اثر رفتار الاستیک بصورت ارتعاشات و ایجاد خطا در سنسورهای اندازه‌گیری وسیله پرنده ظاهر می‌شود و به دلیل اثرات متقابل هر یک از اجزا بر یکدیگر، آثار نامطلوبی بر سیستم کنترلی خواهد گذاشت. در این مقاله، با اعمال شرایط پروازی مختلف، عملکرد کنترل تطبیقی L1 بر روی یک ماهواره بر انعطاف پذیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد کنترلر تطبیقی L1 با تضمین پایداری و مقاوم بودن سیستم اثرات نامطلوب مودهای ارتعاش خمشی را در مدت زمان قابل قبول کنترل خواهد نمود و با وجود عدم قطعیت‌های دینامیکی از قبیل شکست‌های ‌سازه‌ای ناخواسته، اغتشاشات و نامعینی‌های متغیر با زمان و تأخیر زمانی در عملگرها، عملکرد بسیار مطلوبی خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kharisov E, Gregory IM, Cao C (2008) L1 adaptive control law for flexible space launch vehicle and proposed plan for flight test validation. AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, August, Honolulu, Hawaii.

[2] Khoshnood AM, Moradi H (2015) Dynamic modeling and active vibration control of a satellite with flexible solar panels. Modares Mech Eng 14(16): 57-66. (in Persian)

[3] Yu L, Chengyu C, Eugene C, Naira H, Andrew K, Kevin W (2009) L1 adaptive controller for air-breathing hypersonic vehicle with flexible body dynamics. American Control Conference, Hyatt Regency Riverfront, St. Louis, USA June.

[4] Khoshnood AM, Roshanian J, Khaki-sedigh A (2008) Model reference adaptive control for a flexible launch vehicle. P I Mech Eng I-J Sys 222(1): 49-55.

[5] Choi HD, Bang H (2008) An adaptive control approach to the attitude control of a flexible rocket. Control Eng Pract 8(9): 1003-1010.

[6] Giulio Avanzini, Elisa Capello, Irene A. Piacenza, Fulvia Quagliotti, Naira Hovakimyan, Enric Xargay (2010) L1 adaptive control of  flexible aircraft: preliminary results. AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, Toronto, Ontario Canada 2-5 August.

[7] Cao C, Hovakimyan N (2011) L1 adaptive control for safety-critical systems. IEEE Contr Syst Mag 31(5): 54-104.

[8] Cao C, Hovakimyan N (2006) Design and analysis of a novel L1 adaptive controller, Part I: Control signal and asymptotic stability. American Control Conference, Minneapolis, Minnesota, USA, June.

[9] Cao C, Hovakimyan N (2006) Design and analysis of a novel L1 adaptive controller, Part II: Guaranteed transient performance. American Control Conference, Minneapolis, Minnesota, USA, June

[10] Roshanian J, Saleh AR, Jahed-Motlagh MR (2007) On the design of adaptive autopilots for a launch vehicle. P I Mech Eng I-J Sys 221: 27-38.

[11] Özcan B (2005) Dynamic modeling, guidance, and control of homing missiles. PhD Thesis, Middle East Technical University, September.

[12] Wei D (2010) Dynamic modeling and ascent flight control of Ares-I crew launch vehicle. Graduate Thesis, Iowa State University.

[13] Naik SM, Kumar PR, Ydstie BE (1992) Robust continuous-time adaptive control by parameter projection. IEEE T Autom Control 37: 182-197.

[14] Cao C, Hovakimyan N (2008) L1 adaptive controller for systems with unknown time-varying parameters and disturbances in the presence of non-zero trajectory initialization error. Int J Contro 81(7): 1147-1161.

[15] Cao C, Hovakimyan N (2010) L1 adaptive control theory, guaranteed robustness with fast adaptation. Siam.

[16] Cao C, Hovakimyan N (2007) Stability  margins of L1 adaptive controller. American Control Conference, New York City, USA, July 11-13.

 [17] Khoshnood AM, Roshanian J, Jafari AA, Khaki-Sedigh A (2010) An adjustable model reference adaptive control for a flexible launch vehicle. J Dyn Syst-T ASME 132: 1-7.