کنترل موقعیت ماهواره‌ها در آرایش PCO به کمک کنترل کننده مدلغزشی تطبیقی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم وصنعت ایران، تهران

2 گروه کنترل، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دانشگاه علم صنعت ایران

چکیده

در این مقاله آرایش PCO معرفی شده است. آرایش PCO برای سه ماهواره بسط داده شده و یک ماهواره به عنوان پیشرو و دو ماهواره به عنوان پیرو فرض می‌شوند. یک کنترل کننده‌ی جدید معرفی شده است تا موقعیت (فاصله) ماهواره‌های پیرو نسبت به ماهواره‌ پیشرو را کنترل و اغتشاشات محیطی(کشش اتمسفری، اغتشاشات جاذبی، فشار تشعشعات خورشیدی و غیره) را نیز دفع کند. کنترل کننده پیشنهادی مد لغزشی تطبیقی (ASMC) است و به نوعی بر پایه‌ی خطی سازی فیدبک و کنترل کننده‌ی PI با ضرایب تطبیقی است تا هم پایدارسازی و هم ردیابی صورت پذیرد. این کنترل کننده غیرخطی است و اثبات پایداری آن از روش لیاپانوف انجام می‌شود. جهت ارزیابی عملکرد کنترل کننده پیشنهادی ابتدا روش خطی سازی معادلات دینامیکی غیرخطی موقعیت ماهواره‌ها ارائه می‌شود سپس روش LQR در شبیه‌سازی برای این معادلات بکار برده می‌شود و نتایج حاصل از آن با کنترل کننده پیشنهادی مقایسه می‌شود. نتایج شبیه سازی‌ نشان می‌دهد که کنترل کننده پیشنهادی در شکل گیری اولیه آرایش PCO به خوبی عمل کرده و همچنین با توجه به موقعیتهای نسبی مطلوب ماهواره‌های پیرو هیچ برخوردی رخ نمی‌دهد. کنترل کننده پیشنهادی در حفظ آرایش PCO و دفع اغتشاشات محیطی عملکرد بهتری نسبت به روش LQR دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Controlling the position of satellites in PCO formation with the help of adaptive sliding model controller

نویسندگان [English]

  • Abedin Mansourinezhad 1
  • Hossein Bolandi 2
1 Department of electrical Engineering, Iran University of science and technology, Tehran, Iran
2 Department of electrical engineering, Iran University of science and technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

This article introduces PCO formation. The PCO array is extended to three satellites, and one satellite is assumed to be the leader and two satellites to be the follower. A new controller has been introduced to control the position (distance) of the follower satellites in relation to the leader satellite and to reject environmental disturbances (atmospheric drag, gravitational perturbations, solar radiation pressure, etc.). The proposed controller is the Adaptive Sliding Mode Controller (ASMC) and somehow based on feedback linearization and the PI controller with adaptive coefficients for both stabilization and tracking. This controller is nonlinear and its stability is proved by Lyapunov method. To evaluate the performance of the proposed controller, first the method of linearization of nonlinear dynamic equations of position of satellites is presented then LQR method is used in the simulation for these equations and the results are compared with the proposed controller. The simulation results show that the proposed controller performed well in the initial formation of the PCO arrangement and also no collision occurs due to the desire relative positions of the follower satellites. The proposed controller performs better than the LQR method in keeping the PCO formation and reject environmental disturbances.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Satellite Formations
  • PCO Formation
  • Lead-Follower Control Structure
  • Relative Position of Satellites
  • Adaptive Sliding Mode