کنترل وضعیت ماهواره در حضور عیب چرخ‌های عکس‌العملی با استفاده از مشاهده‌گر حالت توسعه‌یافته

در پژوهش حاضر، یک روش کنترل غیرخطی بهینه مبتنی بر مشاهده‌گر حالت توسعه‌یافته برای ردیابی وضعیت ماهواره در حضور عیب چرخ‌های عکس‌العملی ارائه شده است. به منظور دستیابی به این هدف، در ابتدا عیوب سیستم توسط مشاهده‌گر حالت توسعه یافته شناسایی و تخمین زده می‌شوند و سپس به طراحی یک کنترل‌کننده غیر‌خطی بهینه بر مبنای اطلاعات عیب به‌دست‌آمده از مشاهده‌گر پرداخته می‌شود. کنترل‌کننده پیشنهادی عیوب تخمین‌زده‌شده توسط مشاهده‌گر را به عنوان پارامترهای معلوم استفاده می‌کند و به جبران عیوب سیستم می‌پردازد. قانون کنترلی با کمینه‌کردن خطای لحظه بعد، به صورت بسته استخراج می‌شود. در این روش، زمان پیش‌بینی به عنوان یک پارامتر آزاد مد نظر قرار می‌گیرد که تنظیم این پارامتر، عملکرد سیستم را بهبود می‌بخشد. برای جبران عیوب از چرخ عکس‌العملی افزونه استفاده شده است. این افزونگی تحمل عیب سیستم و قابلیت اطمینان و ایمنی آن را افزایش می‌دهد. کنترل‌کننده پیشنهادی با استفاده از اطلاعات به‌دست‌آمده از بخش تخمین عیب و توزیع گشتاور بین چرخ‌های عکس‌العملی به جبران عیب در سیستم می‌پردازد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی در ردیابی وضعیت ماهواره در صورت وجود عیب عملگر عملکرد بالایی، در سیستم دارد.

spacecraft attitude control in the presence of reaction wheel faults using extended state observer

in this paper, an optimal nonlinear control method based on extended state observer is presented for attitude tracking of spacecraft in the presence of actuator faults. to achieve this aim, system faults are first identified and estimated by the developed extended state observer, and then a nonlinear optimal controller is designed based on the fault information obtained from the observer. the control law is extracted in a closed form by minimizing the next attitude errors. in this method, the prediction time is considered as a free parameter that is adjusted to improve the system performance. a redundant reaction wheel is used to compensate for the faults. this redundancy enhances the system’s fault tolerance, reliability, and safety. the proposed controller uses the faults information obtained from the observer and compensates for the faults by distributing the torque between the wheels. simulation results show that the proposed method has a great performance in tracking the spacecraft attitude in the presence of actuator faults.