طراحی کنترل‌کننده پیش‌بین مقاوم مبتنی بر تیوب زیربهینه: کاربرد در کنترل وضعیت ماهواره

در این مقاله، روند طراحی کنترل‌کننده پیش‌بین مقاوم مبتنی بر تیوب زیربهینه با کاربرد در کنترل وضعیت ماهواره‌ای با عملگر چرخ‌های عکس‌العملی بیان‌شده است. ماهواره‌ای که قصد کنترل وضعیت آن وجود دارد، اغتشاشات خارجی زیادی در فضا به آن وارد می‌شود؛ بنابراین، این طراحی در حضور اغتشاش خارجی نامعین و کران‌دار طراحی‌شده است. با توجه به اینکه اغتشاشات دارای محدوده مشخصی می‌باشد، امکان کنترل وضعیت ماهواره با استفاده از کنترل‌کننده پیش‌بین مقاوم مبتنی بر تیوب ممکن است. ازآنجایی‌که ماهواره که دارای سیستمی با دینامیک پیچیده است، چالش افزایش حجم محاسبات در هنگام محاسبه کوچک‌ترین مجموعه نامتغیر مثبت مقاوم به وجود می‌آید. چالش افزایش حجم محاسبات این مجموعه یا همان تیوب در سیستم‌های پیچیده همانند ماهواره، ناشی از تعداد متغیرهای حالت زیاد سیستم است. تعداد زیاد متغیرهای حالت سیستم باعث افزایش نمایی حجم محاسبات به دلیل تشکیل جمع‌های متعدد مینکوفسکی در محاسبه تیوب می‌شود. در راستای برطرف شدن این چالش، راهکار نوین کنترل‌کننده پیش‌بین مقاوم مبتنی بر تیوب زیربهینه ارائه‌شده است. این راهکار باعث توقف روند افزایش نمایی تعداد جمع‌های مینکوفسکی و درنتیجه کاهش حجم محاسبات تیوب می‌گردد. شبیه‌سازی برای سیستم موردنظر انجام‌شده که نشان‌دهنده کنترل وضعیت ماهواره‌ای با چرخ‌های عکس‌العملی با کاهش حجم محاسبات در هنگام طراحی کنترل‌کننده پیش‌بین مقاوم مبتنی بر تیوب زیربهینه است.

suboptimal robust tube based mpc: satellite attitude control application

in this paper, a satellite attitude control system with the reaction wheels based on suboptimal robust tube based model predictive control is designed. the satellite receives many external bounded disturbances in space. due to the fact that disturbances have a specific range, it is possible to satellite attitude control by using a robust predictive controller based on a tube. but since the satellite has a system with complex dynamics, the challenge of increasing the volume of calculations arises when calculating the minimal robust positive invariant set. the challenge of increasing the volume of calculations of this set (tube) in complex systems such as satellites is caused by the large number of state variables of the system. the large number of system state variables causes an exponential increase in the volume of calculations due to the formation of multiple minkowski sums in the tube calculation. in order to solve this challenge, a new solution of robust predictive controller based on suboptimal tube has been presented. this solution reduces the volume of tube calculations. simulation has been done for the accuracy of the design of the predictive controller based on the suboptimal tube to attitude control of satellite.