کنترل فعال مقاوم ارتعاشات یک ماهواره انعطاف‌پذیر غیرخطی

در این پژوهش کنترل موقعیت زاویه‌ای و حذف فعال نوسانات ماهواره انعطاف پذیر با استفاده از بست‌های پیزوالکتریک به‌عنوان عملگر و حسگر بررسی می شود. از دو حلقه کنترلی شامل یک حلقه داخلی برای کنترل میزان انحراف نوسانات بالک و یک حلقه بیرونی برای کنترل وضعیت ماهواره استفاده می­شود. عملگر حلقه داخلی پیزوالکتریک‌های نصب‌شده بر سطح بالایی بالک و عملگر حلقه بیرونی همان چرخ عکس‌العملی است. در حلقه داخلی، یک کنترل‌کننده بهینه برای حذف نوسانات بالک طراحی شده است. حلقه بیرونی اما شامل دو کنترل‌کننده خطی‌سازی پسخوراند و کنترل‌کننده ترکیبی (ترکیب خطی‌سازی پسخوراند و سنتز µ) می‌باشد که روی قسمت صلب مرکزی عمل می‌کند و مانور ماهواره را تضمین می‌نماید. برای بررسی عملکرد کنترل‌کننده‌های به‌کار گرفته شده، شبیه‌سازی‌هایی بر مدل غیرخطی ماهواره انعطاف‌پذیر انجام شده است. عملکرد کنترل‌کننده‌ها برحسب کارایی نامی، مقاومت نسبت به عدم قطعیت‌ها، حذف نوسانات بالک، حساسیت نسبت به نوفه اندازه‌گیری شده و اغتشاشات محیطی در مانورهای بزرگ بررسی شده است. نتایج شبیه‌سازی توانایی کنترل‌کننده فعال ترکیبی را در تعقیب مسیر به‌همراه حذف نوسانات ارتعاشات بالک نشان می‌دهد. نشان داده شده است که در روش ترکیبی، عدم قطعیت‌ها، اغتشاشات و خطاهای اندازه‌گیری اثر کمی بر عملکرد تعقیب و حذف نوسانات دارد.

Robust active vibration suppression of a nonlinear flexible spacecraft

In this paper, attitude control and active vibration suppression of flexible spacecraft using piezoelectric patches as actuator and sensor is considered. Two inner and outer loop controllers are used (inner loop for controlling panel vibration and outer loop for controlling spacecraft attitude). Piezo patches and reaction wheel are used as inner and outer loop actuator respectively. In inner loop an optimal controller has been designed for suppression of panel vibration. In outer loop, two controller feedback linearization and composite controller (combine of feedback linearization and musynthesis) act on rigid hub to perform spacecraft maneuver. To evaluate the performance of the proposed controllers, an extensive number of simulations on a nonlinear model of the flexible spacecraft are performed.  The performances of the proposed controllers are compared in terms of nominal performance, robustness to uncertainties, panel vibration suppression, sensitivity to measurement noise, environment disturbance and nonlinearity in large maneuvers. Simulation results confirm the ability of the active controller in tracking the attitude trajectory while ding the panel vibration. It is also verified that the perturbations, environment disturbances and measurement errors have only slight effects on the tracking and ding performances in the composite method.