کنترل بهینة وضعیت ماهواره با عملگر چرخ عکس‌العملی

نویسندگان

چکیده

در این مقاله مدل‌سازی مانور وضعیت بهینة هر ماهواره‌ برای تحصیل وضعیت مطلوب با استفاده از عملگرهای فعال چرخ عکس‌العملی انجام گرفته است. بدین ترتیب، ابتدا دینامیک حرکت وضعی ماهواره‌‌ای که در سیستم کنترل وضعیت آن از چرخ‌های عکس‌العملی به‌عنوان عملگر فعال استفاده شده است؛ استخراج و معادلات به صورت فضای حالت بیان شده‌اند. به منظور استخراج معادلات دقیق، معادلات الکتریکی چرخ عکس‌العملی و دینامیک ماهواره کوپل شده‌است و روش‌های اجتناب از اشباع چرخ عکس‌العملی نیز در مدل‌سازی وارد شده است. سپس کنترل بهینة مانور وضعیت ماهواره‌ با چرخ عکس‌العملی، و قانون کنترلی تنظیم‌کنندة درجة دوم خطی (LQR) با موفقیت انجام شده است. نتایج شبیه‌سازی با دیگر مراجع مرتبط با موضوع مقایسه شده است و حکایت از آن دارد که ماهوارة مفروض پس از گذشت اندک زمانی و با اعمال تلاش کنترلی حداقل به وضعیت دلخواه برسد و پایدار شود. همچنین مانور سریع وضعیت برای چرخش سریع ماهواره و تحصیل وضعیت مطلوب ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Spacecraft Optimal Attitude Control by means of Reaction Wheels

نویسندگان [English]

  • سید حسن میری رکن‌آبادی
  • سید مهران میرشمس
  • امیرعلی نیکخواه
چکیده [English]

This paper presents an optimal attitude maneuver by means of Reaction Wheels to achieve desired attitude for a Satellite. At first, Dynamic Equations of motion for a satellite with three Reaction Wheels as its active actuators has been educed, and then State Equations of this system has been obtained. In derivation of equations, coupling of Reaction Wheel electrical equations with dynamic equations of satellite motion, and Reaction wheel saturation avoidance approaches are considered. Then an optimal attitude control with the LQR method has exerted for a distinct satellite by its Reaction Wheels. As a result of simulation has presented an optimal effort by calculated Gain matrix to achieve desired attitude for chosen Satellite. It shows that satellite becomes stable in desired attitude with a low energy and time consumption.

کلیدواژه‌ها [English]

  • satellite attitude maneuver
  • Reaction wheel
  • linear optimal control