پایداری وضعیت و مانور نانو ماهواره واکنش سریع با عملگرهای ژیروسکوپی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

در این مقاله، شبیه‌سازی سیستم کنترل وضعیت یک نانو ماهواره مجهز به عملگرهای ژیروسکوپی تک‌قابی با به‌کارگیری راهبرد‌های کنترلی مختلف، ارائه شده است. سیستم کنترل وضعیت در حالت پایداری وضعیت از راهبرد‌های LQR و LQG و در حالت مانوری ماهواره از راهبرد کنترل فیدبک کواترنیون استفاده می‌کند. در حالت پایداری وضعیت با خطی‌سازی معادلات دینامیکی غیرخطی ماهواره و عملگرهای ژیروسکوپی، کنترلرهای LQR و LQG طراحی شده‌اند؛ به‌طوری‌که در سایر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، از این کنترلرها در پایداری وضعیت استفاده نشده است. در حالت مانوری ماهواره نیز از یک کنترلر فیدبک کواترنیون به فرم خطی به منظور سیستم غیر خطی استفاده شده است. کارایی سیستم کنترل وضعیت و راهبردهای کنترلی ارائه شده برای یک نانو ماهواره مجهز به عملگرهای ژیروسکوپی تک‌قابی با آرایش هرمی در نرم‌افزار سیمولینک/ متلب بررسی شده است. نتایج شبیه‌سازی بیانگر تحقق پایداری وضعیت و مانور ماهواره در زوایای بزرگ و همچنین دقت بیشتر راهبرد‌های LQR و LQG در مقایسه با روش فیدبک کواترنیون است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Attitude Stabilization and Manauvring of Agility Nanosatellite with Control Moment Gyros

نویسندگان [English]

  • امیرعلی نیکخواه 1
  • جواد طیبی
  • جعفر روشنی یان 2
چکیده [English]

In this paper attitude control system of nanosatellite based on Single Gimbal Control

Moment Gyroscope (SGCMG) is presented. A LQR/LQG method is developed for stability

of satellite and a feedback quaternion strategy is used for maneuvering mode. In the

stabilization mode LQR/LQG controllers are designed with linearization of nonlinear

dynamic equation of satellite and control moment gyroscope, so that in other reseach didn’t

use this controller in the stabilization mode of this system. In the maneuvering mode a

feedback quaternion controller applyed for nonlinear system. Numerical simulations are

provided to show the efficiency of the proposed controller for a nanosatellite with four

single gimbal control moment gyroscope pyramid cluster. Results of simulations shown that

LQR/LQG method is more accurate in compared with feedback quaternion controller.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Satellite attitude control
  • Agility satellite
  • Control Moment Gyroscope (CMG)
  • Steering of CMG
  • Singularity condition
  • LQG/LQR