طراحی یک الگوریتم کنترل تطبیقی-لغزشی بدون چرخش، تکینگی و نقطه تعادل ناپایدارجهت ردیابی وضعیت مقاوم ماهواره

هدف از این مقاله ارائه یک الگوریتم کنترل ردیابی وضعیت مقاوم برای ماهواره صلب در حضور اغتشاشات محیطی و رخداد عیب در عملگرها میباشد. در این راستا فرض میگردد که لختی دورانی ماهواره و حد بالای اغتشاشات نامعلوم هستند. همچنین هیچ اطلاعی از نوع عیب حادث شده وجود ندارد. راه حل ارائه شده ساختار جدیدی را ارائه میدهد که در آن پارامترهای نامعلوم و قسمت ثابت و یا با تغییر آهسته اغتشاشات، شامل اغتشاشات محیطی و اغتشاش ناشی از عیب عملگرها، توسط قانون به روز رسانی تطبیقی به دست آورده می شوند و قسمت متغیر با زمان اغتشاشات از طریق کنترل لغزشی جبران میگردند. قانون کنترل پیشنهاد شده دارای مشکل چرخش و تکینگی نمی باشد و نسبت به زمان پیوسته است. همچنین مسئله عدم دارا بودن نقطه تعادل ناپایدار و اثرپذیری از دوگانگی در نمایش وضعیت (توسط کواترنیونها) در آن حل گردیده است. جهت توسعه این الگوریتم، یک سناریوی سه مرحلهای ارائه گردیده است که در طی آن لختی دورانی ماهواره و حد بالای اغتشاشات و لذا حدود آستانه رخداد عیب به دست آورده میشوند. این الگوریتم همچنین دارای قابلیت تعیین عملگر معیوب نیز میباشد. طراحی این قابلیت بگونه ای خواهد بود که بتوان میزان رخداد عیب در چرخها را مشخص نمود و بر اساس آن راهکار مناسب برای جبران عیب انتخاب گردد. در این مقاله، پایداری کلیه الگوریتم های طراحی شده اثبات شده است. در انتها نیز سناریوهای شبیه سازی مختلف برای ارزیابی الگوریتم ها ارائه گردیده اند. نتایج این شبیه سازی ها صحت عملکرد آنها را به تایید میرسانند.

Design of an Adaptive Sliding Control Algorithm without Unwinding, Singularity and Unstable Equilibrium Point Problems for Robust Attitude Tracking of a Satellite

A robust attitude tracking control algorithm is suggested in this paper in the presence of environmental disturbances and fault occurrence in the actuators. For this, it is assumed that the moments of inertia and the upper bounds of disturbances are unknown. Also, there is no data about the fault type. The presented solution is a novel idea in which the unknown parameters and the constant or slow changing disturbances (including the environmental effects and the actuators faults) are obtained using the adaptive updating law. The variable part of disturbances is compensated by the sliding mode control. The suggested control algorithm is continuous and has no unwinding and singularity problems. Also, the unstable equilibrium point and the ambiguity problem in the display of attitude determination outputs (the quaternions) have been solved. To develop this methodology, a three stages scenario is presented to calculate the satellite moment of inertia, the disturbances and the fault detection thresholds. This algorithm can also determine the faulty actuator. Using this feature, the fault extent in the wheels are determined and based on, the suitable correction actions are selected. In this paper, the stability of all designed algorithms is proved. At the end, different simulations are conducted to validate the algorithms. The results of these simulations verify the expected performance.