طراحی کنترل تحمل‌پذیر خطای ماهواره مبتنی بر روش همواری دیفرانسیلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران، ایران

چکیده

بکارگیری روش همواری دیفرانسیلی به منظور طراحی کنترل تحمل‌پذیر خطای وضعیت یک ماهواره در این مقاله بررسی شده است. هدف اصلی این مطالعه، توسعه ایده‌ جدیدی به منظور بازیابی پایداری و کارکرد معقول یک ماهواره در سناریوهای خطای عملگرها می‌باشد. حل مسئله کنترل تحمل پذیر خطاء براساس یک فرض واقع گرایانه است که می‌تواند توانایی سیستم کنترل تحمل‌پذیر خطا را در مدیریت سناریوهای خطاء نشان دهد. کاهش کارآیی عملگرها که می‌تواند در بسیاری از سناریوهای خطاء مشاهده شود؛ توسط مدلی چندگانه شبیه‌سازی و مدل‌سازی شده است. با توجه به ایده جدید در این پژوهش، محدوده بسیار گسترده‌ای از سناریوهای خطای عملگر با مقادیر مختلف از پیچیدگی خطاها می‌تواند بدون نیاز به تنظیم مجدد کنترلر اصلی مدیریت شوند. استفاده از همواری دیفرانسیلی می‌تواند باعث کاهش حجم محاسبات کنترلر اصلی شده و همچنین عاملی جهت فراهم آمدن بستر مناسب برای طراحی مقاوم آن با هدف کارکردن با سناریوهای خطای سیستماتیک گردد. علاوه بر این، در طراحی کنترل تحمل‌پذیر خطاء، از یک سیستم تجزیه و تحلیل افزونگی استفاده شده که به عنوان یک مشاهده‌گر تحلیلی می‌تواند در نظر گرفته شود. مشاهده‌گر تحلیلی پیشنهاد شده در این پژوهش، که شامل مجموعه‌ای از مشاهده‌گر‌های غیرخطی است، می‌تواند همه متغیرهای دینامیکی را در یک محدوده مجاز خطاء مشاهده نماید. نتایج حاصل از تحقیق حاضر نشان می‌دهد که تجزیه و تحلیل افزونگی براساس ایده جدید به منظور حفظ پایداری می‌تواند گزینه مناسبی در سناریوهای خطای متفاوت مثل عدم قطعیت سیستماتیک و خطای حسگرها باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Satellite Fault Tolerant Control Design Based Differential Flatness Method

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Taheri
  • Reza Esmaelzadeh
  • Jalal Karimi
Aerosapce Engineering Department, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Applying differential flatness method in attitude fault tolerant control of an under-actuated satellite has been investigated in this study. The main purpose of this paper is implementation of a new idea in order to recovery of satellite stability and its acceptable performance in actuator fault scenarios. Solving the attitude fault tolerant control problem is based on consideration a realistic assumption which can show the ability of FTC system in managing the fault scenarios. Reduction of effectiveness of actuators which could be caused in many of fault scenarios, modeled and simulated by multiplicative model. Provided new idea in this study it will be proven that, a wide range of actuator fault scenarios with different intense of faults could be managed without need to reconfiguring the main controller. Usage of this idea affects in reducing the volume of main controller computations and provides an appropriate base for its robust designing in other to dealing with systematically fault scenarios. Furthermore, the provided active fault tolerant attitude control scheme uses analytical redundancy system which could be considered as analytical observer. The suggested analytical observer by this method, which belongs to nonlinear observer category, can observe all of the dynamic variables in allowable range of error. Practical implications of this study belong in this fact which analytical redundancy based on new idea in order to maintaining stability could be a perfect option in different fault scenarios such as systematically uncertainties and sensor faults. Hence this idea could be implemented without need to any physical instrument.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Satellite
  • Flat differential method
  • Attitude control
  • Nonlinear systems