کنترل وضعیت ماهواره با کنترل پیش‌بین مقاوم مبتنی بر تیوب با محاسبات کاهش یافته

در این مقاله، یک کنترل‌کننده پیش‌بین مقاوم مبتنی بر تیوب برای سیستم کنترل وضعیت ماهواره (sacs)،‌ در حضور اغتشاش خارجی نامعین و محدود طراحی شده است. بر اساس این طراحی، تضمین می‌شود که انحراف ناشی از اغتشاش محدود، بر روی تمامی زوایای اویلر و مشتقات آنها به اندازه حد تعیین شده‌ای است. این حد تعیین شده بر اساس مفهوم کوچکترین مجموعه‌ تغییرناپذیر مثبت مقاوم (mrpi) است. عملگرها و متغیرهای ثابت اویلر بر اساس سیستم کنترل وضعیت ماهواره (sacs) در نظر گرفته می‌شود. از طرفی تضمین پایداری دینامیک سیستم به‌صورت مقاوم قابل بیان است. ماهواره سیستمی با پیچیدگی بالاست. با توجه به اینکه دینامیک ماهواره دارای تعداد زیادی حالت سیستم است، امکان اعمال کنترل وضعیت ماهواره توسط کنترل‌کننده پیش‌بین مقاوم مبتنی بر تیوب به‌صورت آنلاین میسر نیست. تعداد حالت‌های سیستم کنترل وضعیت ماهواره در این مقاله 6 عدد است. به دلیل این تعداد حالت‌های زیاد، سیستم ماهواره هنگام محاسبه‌ کوچک‌ترین مجموعه نامتغیر مثبت مقاوم، با چالش افزایش حجم محاسبات در هنگام محاسبه این مجموعه یا همان تیوب مواجه است. حجم محاسبات به دلیل جمع‌های متعدد مینکوفسکی در محاسبه تیوب، به‌صورت نمایی افزایش می‌یابد. در راستای برطرف شدن این چالش، راهکار پیشنهادی تخمین تیوب برای کاهش حجم محاسبات ماهواره ارائه می‌شود. با این تخمین، روند افزایش حجم محاسبات طراحی کنترل پیش‌بین‌ مقاوم مبتنی بر تیوب برای ماهواره متوقف می‌شود. برای سیستم مورد نظر، در حضور اغتشاش نامعین و محدود شبیه‌سازی‌ انجام شده است. نتایج نشان‌دهنده‌ کنترل وضعیت ماهواره با کاهش حجم محاسبات در هنگام طراحی کنترل‌کننده پیش‌بین مقاوم مبتنی بر تیوب است.

satellite attitude control design via tube-based robust model predictive control based on reduced calculations

in this paper, a satellite attitude control system (sacs) based on tube-based robust model predictive control (tmpc) methodology is designed which is robust to bounded disturbances. all euler angles and their derivatives are ensured not to deviate more than a determined limit under those disturbances with known bounds. it is conducted based on the concept of the minimal robust positive invariant (mrpi) set. actuators and euler variables constraints could be considered in the sacs. the dynamics are guaranteed to be robustly stable. given that the satellite dynamics consists of a great number of states, it is not possible to implement a tmpc scheme on the sacs in real-time. the number of satellite system states in this article is 6. which has practically increased the volume of calculations. in order to solve this challenge, the proposed solution of tube estimation is presented to reduce the volume of satellite calculations. with this estimation, the process of increasing the volume of computations for tube-based robust predictive control design for satellite is stopped. for the desired system, simulation has been done in the presence of uncertain and limited disturbance. the results show satellite attitude control by reducing the amount of computation when designing a tube-based robust model predictive control.