طراحی کنترل کننده وضعیت برای مانورهای زاویه بزرگ یک ماهواره با در نظر گرفتن اثر مدل دقیق و محدودیت های چرخ‌های عکس العملی

در این مقاله یک سیستم کنترل وضعیت تناسبی مشتقی برای مانورهای زاویه بزرگ یک ماهواره پایدار شده سه محوره و با استفاده از 4 چرخ عکس العملی طراحی می‌شود و پایداری آن با استفاده از روش لیاپانوف اثبات می‌گردد. در این روش،‌ ترم های غیرخطی دینامیک چرخشی ماهواره بدلیل مانورهای زاویه بزرگ ماهواره در پاسخ سیستم موثر بوده و در طراحی قانون کنترل درنظر گرفته خواهد شد. در این راستا سیستم کنترل وضعیت طراحی شده مشتمل بر چهار چرخ عکس العملی با ساختار هرمی می‌باشد. از آنجاییکه چرخ های عکس العملی دارای ساختاری پیچیده بوده و عملکرد آنها به شدت بر روی دقت پایداری و دقت کنترل وضعیت ماهواره اثر می‌گذارند، لذا به منظور بررسی کارآیی سیستم کنترل وضعیت طراحی شده، مدل دقیق چرخ های عکس العملی استخراج شده و اثر آن بر دقت کنترل وضعیت و دقت پایداری ماهواره با استفاده از شبیه سازی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.

Design of an Attitude Controller for Large Angle Maneuvers of a Satellite considering of Reaction Wheels Constraints with High Fidelity Model

In this paper, a proportional derivative attitude control system will be designed for large angle maneuvers of a three axis stabilized satellite using four reaction wheels and its stability is proven using Lyapanov theory. In this method, the nonlinear terms of satellite dynamic model are effective because of large angle rotational maneuvers and will be considered in designing the control law. Since the complex structure of the reaction wheels and their performance are effective on the stability and accuracy of satellite, therefore, in order to evaluate the effectiveness of the designed control system, the control accuracy and stability of the satellite will be evaluated using simulation in presence of Reaction Wheels Constraints with High Fidelity Model.