بالانس جرمی خودکار شبیه‌ساز وضعیت فضاپیما توسط تخمین پارامتر و کنترل خطی

از مهم‌ترین پیش‌شرط‌های انجام موفق آزمون‌های کنترل وضعیت در سیمولاتور آزمایشگاهی دینامیک وضعیت فضاپیما، انطباق حداکثری مرکز جرم پلتفرم با مرکز دوران آن برای حذف گشتاور اغتشاشی جاذبه می‌باشد. در این مقاله استخراج یک مدل دینامیکی مناسب برای پلتفرم دارای نابالانسی جرمی انجام شده و سپس روشی اصولی برای پایدارسازی آن توسط کنترل‌کننده خطی همراه با شرایط پایداری ارائه می‌شود. در روش پیشنهادی، ابتدا بردار موقعیت مرکز جرم پلتفرم تخمین زده می‌شود. سپس یک قانون کنترل تناسبی مشتقی با جابجایی خودکار دو جرم محور افقی پلتفرم را با صفحه افق محلی هم‌تراز کرده و انحرافات مرکز جرم در این صفحه را خنثی می‌کند. در مرحله پایانی، انحراف مرکز جرم از مرکز دوران در راستای قائم مجدداً تخمین زده شده و توسط مکانیزم جابجایی جرم این محور خنثی و بالانس جرمی در راستای سه محور تکمیل می‌شود. در شبیه‌سازی از معادلات دینامیک غیرخطی استفاده شده و محدودیت سرعت عملگر کنترلی لحاظ شده است. نتایج نشان‌دهنده عملکرد مطلوب روش پیشنهادی در کاهش قابل توجه گشتاور پسماند ناشی از نابالانسی می‌باشد.

automatic mass balancing of spacecraft attitude simulator by parameter estimation and linear control

in order to perform attitude control ground experiments, it is crucial to ensure the center of mass of the platform is coincident with the center of rotation as accurate as possible. in this paper, a linearized dynamic model of the imbalanced attitude platform is derived and a linear controller is methodically designed to stabilize the system by mass relocation. the stability conditions of the system under the proposed controller are derived. the balancing procedure starts with a parameter estimation method to estimate the center of mass offsets. next, the pd controller is applied to align the platform’s horizontal plane with the local horizontal level. finally, the imbalance in vertical axis can be estimated and compensated to complete the automatic mass balancing. actuator limitations and nonlinear equations of motion are implemented in numerical simulations and the results demonstrate the effectiveness of the proposed method in significantly reducing the residual imbalance torque on the simulated platform.