کنترل مد لغزشی دینامیکی نهایی برای یک سیستم حامل هوافضایی

نوع مقاله: مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 پژوهشگاه هوافضا ، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

2 پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

چکیده

در این مقاله، به تعقیب فرامین هدایت برای یک سیستم حامل متغیر با زمان در طی پرواز داخل جو پرداخته شده است. به همین منظور یک کنترل مد لغزشی دینامیکی نهایی بر پایه کنترل مد لغزشی دینامیکی ارائه شده است. کنترل مد لغزشی نهایی موجب همگرایی زمان محدود مد لغزشی دینامیکی می‌شود. در مدل سیستم حامل دینامیک عملگر و ژایروی نرخی نیز در نظر گرفته شده است. کنترل مد لغزشی دینامیکی اغتشاشات ناسازگار را جبران می‌سازد، در حالی‌که کنترل مد لغزشی نهایی برای سرعت بخشیدن به سیستم برای رسیدن به منیفلد لغزش دینامیکی استفاده شده است. در  نهایت، کارایی کنترل ارائه شده در مقایسه با مد لغزشی دینامیکی در حضور اغتشاشات ناسازگار نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Dynamic Terminal Sliding Mode Control for an Aerospace Launch Vehicle

نویسندگان [English]

  • A. Alikhani 1
  • S. A. Kasaeian 2
1 Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology
2 Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology
چکیده [English]

Tracking guidance commands for a time-varying aerospace launch vehicle during the atmospheric flight is considered in this paper. Hence, the dynamic terminal sliding mode control law is constructed for this purpose and dynamic sliding mode control is utilized. The terminal sliding manifold causes the dynamic sliding mode to converge asymptotically to zero in finite-time. The actuator and rate gyro dynamics are included in the model of launch vehicle. Dynamic sliding mode control accommodates unmatched disturbances, while the terminal sliding mode control is used to accelerate the system to reach the dynamic sliding manifold. Finally, the effectiveness of the proposed control is demonstrated in the presence of unmatched disturbances and is compared with the dynamic sliding mode.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Terminal sliding mode
  • Dynamic sliding mode
  • Unmatched disturbance
  • Finite-time convergence

[1]     Bahrami, M., Roshanian, J. and Ebrahimi, B., “Aerospace Launch Vehicle Robust Control: A Variable Structure Approach,” Institute Superior Técnico, 7th Portuguese Conference on Automatic Control, Lisboa, Portugal, 2006 .

[2]     Shtessel, Y. B. and Shkolnikov, I. A., “Aeronautical and Space Vehicle Control in Dynamic Sliding Manifolds,” International Journal of Control, Vol. 76, No. 9-10, 2003, pp. 1000-1017(18).

[3]     Mezghani, N., Romdhane, B. and Damak, T. “Terminal Sliding Mode Feedback Linearization Control,” International Journal of Sciences and Techniques of Automatic Control & Computer  Engineering, Vol. 4, No. 1, 2010, pp. 1174-1178.

[4]     Sira-Ramirez, H. “Dynamic Second-Order Sliding Mode Control of Hovercraft Vessel,” IEEE Transaction on Control Systems Technology, Vol. 10, No. 6, NOV.  2002, pp. 860-865.

[5]     Shuai, G. and Jin-bao, H., “Adaptive Dynamic Terminal Sliding Mode Control Method,” IEEE, Second International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation, 2009.

[6]     Krupp, D. R., Shkolnikov, I. A. and Shtessel, Y. B., “High Order Sliding Modes in Dynamic Sliding Manifolds: SMC Design with Uncertain Actuator,” Proceeding of the American Control Conference, Chicago, Illinois, Jun. 2000.

 [7]     Ansarifar, G.R., Talebi, H.A. and Davilu, H., “An Adaptive-Dynamic Sliding Mode Controller for Non-minimum Phase Systems,” Commun Nonlinear Sci Numer Simulat, Vol. 17, Issue 1, 2012, pp. 414-425.

 [8]     Kim, J., Ryu, J., Baek, J., Kim, K. and Kim, S., “Terminal Sliding Mode Control in Reaching and Sliding Dynamics with Input Limit,” International Conference on Control, Automation and Systems 2010, Kintex, Gyeonggi-do, Korea, 2010.

   [9]  Blakelock, J.H., Automatic Control of Aircraft and Missiles, Second Edition, A Wiley-Interscience Publication, John Wiley & Sons, 1991.

[10]  Hong, Y., Yang, G., Cheng, D. and Spurgeon, S. “A New Approach to Terminal Sliding Mode Control Design,” Asian Journal of Control, Vol. 7, No. 2, 2005, pp. 177-181.

[11] Bahrami, M., Roshanian, J. and Ebrahimi, B. “Robust Integral Sliding-Mode Control of an Aerospace Launch Vehicle,” JAST, Vol. 3, No. 3, 2006, pp 143-149.

[12] Slotine, J. J. E. and Li, W., Applied Nonlinear Control, Prentice-Hall, 1991.

[13] Roshanian, J., Ebrahimi, B., Esfahanian, M. and  Bahrami, M., “Dynamic Sliding Mode Autopilot for an Aerospace Launch Vehicle,” The 7th Iranian Aerospace Society Conference, Sharif University of Technology, 2008.

[14] Bahrami, M., Ebrahimi, B. and Ansarifar, G.R. “Sliding Mode Observer and Control Design with Adaptive Parameter Estimation for a Supersonic Flight Vehicle,” International Journal of Aerospace Engineering, Vol. 2010, Article ID 474537, 2010, p. 9.

[15] Shuai, G. and Jin-Bao, H., “Adaptive Dynamic Terminal Sliding Mode Control Method”, IEEE, 2th International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation, 2009.

[16] Wang, Y., Feng, Y. and Yu, X., “High-order Nonsingular Terminal Sliding Mode Control of Uncertain Multivariable Systems,” The 33rd Annual Conference of the IEEE Electronics Society (IECON), Taipei, Taiwan, Nov. 2007.

[17] Shtessel, Y.B., “Nonlinear Output Tracking in Conventional and Dynamic Sliding Manifolds,” IEEE Transactions On Automatic Control, Vol. 42, No. 9, 1997, pp. 1282-1286.