کنترل وضعیت تحمل پذیر عیب برای یک ماهواره با چهار چرخ عکس‌العملی

در این مقاله، یک روش کنترل تحمل‌پذیر غیرفعال برای ردیابی وضعیت ماهواره با در نظر گرفتن اغتشاشات خارجی، نامعینی ماتریس اینرسی و عیب عملگرهای چرخ عکس‌العملی پیشنهاد شده است. برای رسیدن به این هدف، روش مد لغزشی نهایی سریع اصلاح ‌شده به‌دلیل مقاومت آن در برابر نامعینی‌های مدل نشده و طراحی روش کنترل برای مدل غیرخطی سیستم مورد استفاده قرار گرفته است. متغیر سطح لغزش طوری انتخاب شده است تا از تکینگی دوری کرده، در زمان محدودی به صفر همگرا شود و هم‌چنین پدیده چترینگ کاهش یابد. پایداری و همگرایی زمان محدود متغیرهای وضعیت نیز توسط روش لیاپانوف توسعه‌یافته به اثبات رسیده است. به‌منظور افزایش دقت کنترلر طراحی‌ شده نیز مدل دینامیکی عملگرهای مذکور مورد توجه قرار گرفته است. در نهایت، به‌منظور بررسی عملکرد روش پیشنهادی، شبیه‌سازی بر روی یک ماهواره با چهار چرخ عکس‏العملی و تحت شرایط ذکر شده انجام پذیرفته است. نتایج به‌دست آمده حاکی از آن است که روش پیشنهادی می-تواند با وجود رخداد عیب، پایداری سیستم را حفظ کرده و تحت شرایط مختلفی متغیرهای وضعیت را در زمان محدودی به مقدار مطلوب خود همگرا کرده و هم‌چنین سیگنال کنترلی بدون چترینگ تولید کند.

fault tolerant attitude control for a satellite with four reaction wheel

in this paper, a passive fault tolerant control method is proposed for the satellite attitude tracking in the presence of external disturbances, the inertia matrix uncertainties, and reaction wheel faults. to achieve this goal, a modified fast terminal sliding model approach is used due to its robustness against the un-modeled uncertainties and being suitable for the nonlinear system model. the sliding surface variable is chosen to avoid singularity, converge to zero in a finite time, and also reduce the chatting phenomenon. the stability and finite time convergence of the attitude variables are also demonstrated by the extended lyapunov method. in order to increase the accuracy of the designed controller, the dynamic model of the mentioned actuators is considered. finally, in order to evaluate the performance of the proposed method, the simulation is performed on a satellite with four reaction wheels under the mentioned conditions. the results show that the proposed method can maintain the stability of the system despite the occurrence of actuator faults, and it makes the state variables converge to the desired trajectories in a finite time and also produce chattering-free control signals.