طراحی الگوریتم تشخیص، جداسازی و جبران‌سازی عیب حسگرها در زیرسیستم تعیین وضعیت یک ماهوارة سه محوره

نویسندگان

1 دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشگاه شهید بخشتی - برق و کامپیوتر

چکیده

هدف از این مقاله، طراحی زیرسیستم تعیین وضعیت تحمل‌پذیر عیب بوده که قابلیت‌های تشخیص، جداسازی و اصلاح عیب در این زیرسیستم را ایجاد می‌کند. راهکار پیشنهاد شده بر مبنای استخراج کلیه دوران‌های ممکن بین دستگاه‌های مختصات مداری و بدنة ماهواره و مقایسة زوایای اویلر حاصل از هر یک از این دوران‌هاست. بر این اساس، تغییرات زیادی در پراکندگی مجموعة زوایای اویلر به‌دست آمده که به‌عنوان معیاری برای آشکارسازی عیب استفاده شده است. مکانیزم جداسازی و اصلاح عیب نیز بر مبنای دسته‌بندی ماتریس‌های دورانی است که زوایای اویلر حاصل از آنها تحت تأثیر مؤلفة معیوب حسگر قرار نمی‌گیرند. قابلیت‌های فوق، راهکاری کاملاً تحلیلی و محاسباتی محسوب می‌شود که بدون نیاز به حسگرهای افزونه و تحمیل هرگونه جرم، توان مصرفی و هزینة مضاعف، دست‌یابی به یک زیرسیستم تعیین وضعیت تحمل‌پذیر عیب را مقدور می‌سازد. شبیه‌سازی‌های صورت گرفته عملکرد الگوریتم‌های طراحی شده را تأیید می‌کنند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design of Fault Detection, Isolation and Accommodation Algorithm for Attitude Determination System of a 3-Axis Satellite

نویسندگان [English]

  • سیدسعید نصرالهی
  • حسین بلندی 1
  • مصطفی عابدی 2
چکیده [English]

In this study, a fault tolerant Attitude Determination System (ADS) has been designed which provides fault detection, isolation and tolerant abilities in this system. Suggested approach is based on derivation of all possible rotations between body and orbital frames and comparison of Euler angles provided by them. In this regard, significant changes in the variance of Euler angles set are considered as criteria for fault detection. Moreover, fault isolation and tolerant mechanisms are based on classification of rotation matrices which are not affected by faulty components. The above features present a quite analytical and computational approach which does not impose additional mass, power consumption and cost in the satellite. Also, designed diagnosis and fault correction algorithms are model-free basedmechanisms which always provide tolerated attitude angles for the attitude control subsystem. The mentioned abilities combined with the model based FDI mechanisms utilized in the attitude control system, provide an advanced decision support system capable of isolation of faults which have been simultaneously occurred in the satellite sensors and actuators. Finally, performance of the designed algorithm is approved by simulation results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Attitude Determination Subsystem
  • fault detection
  • Fault Isolation
  • Fault Tolerant
  • Sensors
  • Rotation Matrix