کنترل وضعیت فضاپیما با استفاده از کنترل تطبیقی L1 در حضور عدم قطعیت و اغتشاش

نوع مقاله: مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی - دانشکده مهندسی فناوری های نوین

2 دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

در این مقاله به کنترل وضعیت فضاپیما در حضور عدم قطعیت و اغتشاش با استفاده از روش کنترل تطبیقی بهبود یافته پرداخته شده است. دسترسی به مانور سریع در فضاپیماها کاهش دقت را به همراه دارد. از این رو برای افزایش دقت در مانور سریع فضاپیما و مقاومت در برابر نامعینی‌ها کنترل تطبیقی L1 پیشنهاد شده است. این کنترلر به دلیل قابلیت تطبیق سریع و مقاومت در برابر نامعینی‌ها می‌توان در کنترل وضعیت استفاده کرد. برای نشان دادن عملکرد این کنترلر، در این مقاله کنترل تطبیقی L1 با کنترل تطبیقی متداول مدل مرجع مقایسه شده است. دینامیک سیستم چند ورودی- چند خروجی می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی عملکرد مطلوب کنترلر L1 را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

کنترل وضعیت فضاپیما با استفاده از کنترل تطبیقی L1 در حضور عدم قطعیت و اغتشاش

نویسندگان [English]

  • M. Navabi 1
  • Hossein Ghanbari 2
1 هوافضا شهید بهشتی
2 Shahid Beheshti University
چکیده [English]

در این مقاله به کنترل وضعیت فضاپیما در حضور عدم قطعیت و اغتشاش با استفاده از روش کنترل تطبیقی بهبود یافته پرداخته شده است. دسترسی به مانور سریع در فضاپیماها کاهش دقت را به همراه دارد. از این رو برای افزایش دقت در مانور سریع فضاپیما و مقاومت در برابر نامعینی‌ها کنترل تطبیقی L1 پیشنهاد شده است. این کنترلر به دلیل قابلیت تطبیق سریع و مقاومت در برابر نامعینی‌ها می‌توان در کنترل وضعیت استفاده کرد. برای نشان دادن عملکرد این کنترلر، در این مقاله کنترل تطبیقی L1 با کنترل تطبیقی متداول مدل مرجع مقایسه شده است. دینامیک سیستم چند ورودی- چند خروجی می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی عملکرد مطلوب کنترلر L1 را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها [English]

  • کنترل تطبیقی
  • L1
  • عدم قطعیت
  • اغتشاش
[1]    Navabi, M. and Mirzaei, H., “Robust Optimal Adaptive Trajectory Tracking Control of Quad rotor Helicopter”, LatinAmerican Journal of Solids and Structures, Vol. 14, No. 5, 2017, pp. 1040-1063.
[2]    Chen, Z., Chen, Q., He, X., and Sun, M., “Adaptive Backstopping Control Design for Uncertain Rigid Spacecraft with both Input and Output Constraints”, IEEE Access, Vol. 6, 2018, pp. 60776-60789.
[3]    Xia, Y., Zhu, Z., Fu, M. and Wang, S.”,Attitude Tracking of Rigid SpacecraftwithBounded Disturbances”, IEEE Trans. Ind. Electron, Vol. 58, No. 2, 2011, pp 647–659.
[4]    Mackunis, W., Dupree, K., Bhasin,S. and Dixon ,W.E., “Adaptive Neural Network Satellite Attitude Control in the Presence of Inertia and CMG Actuator Uncertainties”, American Control Conference , IEEE2008, 2008, pp. 2975-2980.
[5]    Zhao, L., Yu , J., and Yu, H., “Adaptive Finite-Time Attitude Tracking Control for Spacecraft with Disturbances”, IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst,  Vol. 54, No.3, 2018, pp. 1297–1305.
[6]    Cao, C. and Hovakimyan, N., “Design and Analysis of a Novel L1 Adaptive Controller, Part II: Guaranteed Transient Performance”, American Control Conference, IEEE, 2006, pp. 3403–3408.
[7]    Cao, C. and Hovakimyan, N., “Design and Analysis of a Novel L1 Adaptive Controller, Part I: Control Signal and Asymptotic Stability”, American Control Conference, IEEE, 2006, pp. 3397–3402.
[8]    Russo, A., Invernizzi , D., Giurato, M.,  and Lover, M., “Adaptive Augmentation of the Attitude Control System for a Multirotor UAV”, 7th European Conference For Aerospace Sciences, 2017.
[9]    Lu, K. and Liu, C., “A L1 Adaptive Control Scheme for UAV”, Carrier Landing Using Nonlinear Dynamic Inversion”, International Journal of Aerospace Engineering, vol. 2019, Article ID 6917393, 8 pages, 2019.
[10] Harris, J., Elliott, C.M.,  and Tallant, G.S., “Stability and Performance Robustness of an L1Adaptive Dynamic Inversion Flight Control System”, AIAA Scitech 2019, Forum, 2019.
[11] Chesi, S., Gong, Q., Pellegrini, V., Cristi, R., and Romano, M.,  “Automatic Mass Balancing of a Spacecraft Three-Axis Simulator: Analysis and Experimentation”, J. Guid. Control. Dyn, Vol. 37, No. 1, 2014, pp. 197–206.
[12] Slotine, J.-J. and. Li, W., “Applied NonLinear Control”, Englewood Cliff, NJ: Prenticehall, 1991.
[13] Hovakimyan, N. and Cao ,C., L1 Adaptive Control Theory Guaranteed Robustness with Fast Adaptation, Society for Industrial and Applied Mathematics, pp. 317, 2010.
[14] Pomet, J-B. and Praly, L., “Adaptive Nonlinear Regulation: Equation Error from the Lyapunov Equation”, Vol. 31, No. 6, 2003, pp. 1008–1013.
[15] Kirk, D., Optimal Control Theory, An introduction. Courier Corporation, 2006.
[16] Lavretsky, E. and Wise, K.A., Robust Adaptive Control, In: Advanced Textbooks in Control and Signal Processing, Springer, London, 2013
Navabi, M., Nasiri, N., and Dehghan, M., “Modeling and Numerical Simulation of Linear and Nonlinear Spacecraft Attitude Dynamics and GravityGradient Moments: A Comparative Study”, Journal of Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Vol. 17, No. 2, 2012, pp. 1065-1084.