طراحي كنترل‌كننده وضعيت مقاوم زمان‌ثابت براي يك ماهواره انعطاف پذير

دكتراي تخصصي

با پيشرفت فناوري فضايي، ماهواره‌هاي مدرن سنجش از دور مجهز به الحاقات سبك‌وزن از قبيل آرايه‌هاي خورشيدي و آنتن‌هاي مخابراتي به منظور كاهش هزينه‌هاي پرتاب مي‌باشند. از طرفي چنين ماهواره‌هايي به دليل محدوديت زماني عكس‌برداري نيازمند مانور سريع و البته دقيق وضعيت مي‌باشند. مانورهاي سريع وضعيت در ماهواره‌هاي عملياتي، موجب ارتعاش اجزاي انعطاف‌پذير ماهواره شده و اين ارتعاشات از طريق متصل‌كننده به بدنه صلب نيز منتقل گشته و كيفيت تصاوير ثبت شده را كاهش مي‌دهند. به منظور دستيابي به تصاوير با وضوح بالا، سيستم كنترل وضعيت ماهواره بايد علاوه بر كاهش خطاي نشانه‌روي، قادر به بهبود پايداري نشانه‌روي نيز باشد؛ اين درحالي است‌كه ارتعاشات اجزاي انعطاف‌پذير، اغتشاشات محيطي، عدم قطعيت مدل و مسئله اشباع عملگر، طراحي سيستم كنترل وضعيت را با چالشي جدي روبرو مي‌كند. در اين رساله، يك كنترل‌كننده مقيد مقاوم زمان‌ثابت براي سيستم وضعيت ماهواره انعطاف‌پذير با در نظر گرفتن اشباع عملگر طراحي مي‌شود. كنترل‌كننده پيشنهادي از دو بخش تشكيل شده است؛ بخش اول وظيفه پايدارسازي سريع متغيرهاي حالت سيستم را برعهده دارد. براي اين منظور، از يك كنترل مود لغزشي زمان‌ثابت استفاده مي‌شود به نحوي كه در حضور اشباع عملگر، پايداري زمان‌ثابت سيستم حلقه بسته در يك افق زماني محدود و مستقل از شرايط اوليه تضمين مي‌گردد. كنترل زمان‌ثابت پيشنهادي نه تنها همگرايي سريع متغيرهاي حالت سيستم در كل فضاي كاري را فراهم مي‌كند، بلكه مانع از تواتر نامنظم و تكينگي نيز مي‌گردد. بخش دوم نيز با الهام از مفهوم كنترل عملكرد از پيش تعيين شده، مشخصه‌هاي عملكردي مطلوب متغير وضعيت و سرعت زاويه‌اي ماهواره از قبيل حداكثر فراجهش و باند نهايي همگرايي را تأمين مي‌نمايد. ويژگي منحصر به فرد اين كنترل مقيد، تضمين عملكرد مطلوب حالت گذرا و ماندگار براي تمامي متغيرهاي حالت سيستم و برخورداري از ساختار ساده‌تر در مقايسه با كنترل‌كننده‌هاي مقيد موجود مي‌باشد. نتايج شبيه‌سازي بر روي يك ماهواره عملياتي انعطاف‌پذير كارايي رويكرد پيشنهادي در اين رساله را تاييد مي‌نمايد.

195869

دانشگاه علم و صنعت ايران

برق- كنترل

دكتر سيد مجيد اسماعيل زاده