دوره 15، شماره 4 - ( مجله کنترل، جلد 15، شماره 4، زمستان 1400 )                   جلد 15 شماره 4,1400 صفحات 58-49 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

M. Sadigh S, Kashaninia A, Dehghan S M M. Fault tolerant nano-satellite attitude control by adaptive modified nonsingular fast terminal control. JoC. 2022; 15 (4) :49-58
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-775-fa.html
محمدزاده صدیق سویل، کاشانی نیا عبدالرضا، دهقان سید محمدمهدی. کنترل وضعیت تحمل پذیر عیب نانوماهواره با استفاده از کنترل مد لغزشی نهایی سریع غیرتکین اصلاح شده تطبیقی. مجله کنترل. 1400; 15 (4) :58-49

URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-775-fa.html


1- مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، گروه کنترل، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده:   (3611 مشاهده)
در این مقاله، روش کنترل غیرخطی تحمل پذیر عیب تطبیقی برای ردیابی وضعیت ماهواره با سه گشتاورساز مغناطیسی و یک چرخ عکس­العملی در حضور نامعینی های اینرسی ، اغتشاشات خارجی و عیب عملگرها ارائه می­گردد. ابتدا متغیر سطح لغزش طوری انتخاب می­شود که از تکینگی جلوگیری کرده و بتواند همگرایی زمان محدود خطای ردیابی وضعیت ماهواره را تضمین کند. سپس، مد لغزشی نهایی سریع غیرتکین اصلاح­شده به عنوان روش کنترل وضعیت تحمل پذیر عیب طراحی می­شود. در ادامه، به منظور بهبود عملکرد سیستم کنترل حلقه بسته، بهره کنترلی روش پیشنهادی با استفاده از روش کنترل تطبیقی طراحی می­شود. بهره کنترلی تطبیقی شده مستقل از باندهای بالا و پایین فاکتورهای اثربخشی عملگر طراحی شده است. اثبات پایداری با استفاده از کاندید تابع لیاپانوف نشان می­دهد، خطای ردیابی وضعیت و سرعت زاویه­ای به صفر همگرا می­شوند. برای ارزیابی عملکرد روش ارائه شده، نتایج شبیه سازی­ها با حالت‏ غیرتطبیقی متناظر مقایسه می­شود. این نتایج نشان­دهنده عملکرد بهتر روش کنترلی پیشنهادی در ردیابی وضعیت مطلوب، کاهش چشمگیر مدت زمان همگرایی و کاهش چترینگ گشتاور کنترلی است.
متن کامل [PDF 1411 kb]   (74 دریافت)    
نوع مطالعه: كاربردي | موضوع مقاله: تخصصي
دریافت: 1399/4/14 | پذیرش: 1399/9/20 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/10/14 | انتشار: 1400/10/1

فهرست منابع
1. [1] T. Jiang and K. Khorasani, "A fault detection, isolation and reconstruction strategy for a satellite's attitude control subsystem with redundant reaction wheels," in 2007 IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, 2007, pp. 3146-3152: IEEE. [DOI:10.1109/ICSMC.2007.4413851]
2. [2] X. Han, D. Li, N. Xu, and H. Yu, "A fault-tolerant control method and its applications in aerospace industry," in 2014 10th International Conference on Reliability, Maintainability and Safety (ICRMS), 2014, pp. 62-65: IEEE. [DOI:10.1109/ICRMS.2014.7107137]
3. [3] S. Ghasemi and K. Khorasani, "Fault detection and isolation of the attitude control subsystem of spacecraft formation flying using extended Kalman filters," International Journal of Control, vol. 88, no. 10, pp. 2154-2179, 2015. [DOI:10.1080/00207179.2015.1039591]
4. [4] J. Jin, S. Ko, and C.-K. Ryoo, "Fault tolerant control for satellites with four reaction wheels," Control Engineering Practice, vol. 16, no. 10, pp. 1250-1258, 2008. [DOI:10.1016/j.conengprac.2008.02.001]
5. [5] A. Golzari, H. N. Pishkenari, H. Salarieh, and T. Abdollahi, "Quaternion based linear time-varying model predictive attitude control for satellites with two reaction wheels," Aerospace Science and Technology, p. 105677, 2020. [DOI:10.1016/j.ast.2019.105677]
6. [6] C. Yue, F. Wang, X. Cao, Q. Shen, and X. Chen, "Robust fault-tolerant attitude tracking with guaranteed prescribed performance," Journal of the Franklin Institute, vol. 357, no. 1, pp. 229-253, 2020. [DOI:10.1016/j.jfranklin.2019.10.003]
7. [7] Q. Liu, M. Liu, and J. Yu, "Adaptive Fault-Tolerant Control for Attitude Tracking of Flexible Spacecraft With Limited Data Transmission," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, 2019.
8. [8] Z. Zhang, D. Ye, and Z. Sun, "Observer-Based Backstepping Fault-tolerant Control for Spacecraft with Reaction-wheel Failures," in Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1215, no. 1, p. 012012: IOP Publishing. [DOI:10.1088/1742-6596/1215/1/012012]
9. [9] M. Tavakoli and N. Assadian, "Predictive fault-tolerant control of an all-thruster satellite in 6-DOF motion via neural network model updating," Advances in Space Research, vol. 61, no. 6, pp. 1588-1599, 2018. [DOI:10.1016/j.asr.2017.12.032]
10. [10] Y. Miao, I. Hwang, M. Liu, and F. Wang, "Adaptive fast nonsingular terminal sliding mode control for attitude tracking of flexible spacecraft with rotating appendage," Aerospace Science and Technology, vol. 93, p. 105312, 2019. [DOI:10.1016/j.ast.2019.105312]
11. [11] H.-h. Long, J.-k. Zhao, and J.-q. Lai, "H∞ inverse optimal adaptive fault-tolerant attitude control for flexible spacecraft with input saturation," Journal of Shanghai Jiaotong University (Science), vol. 20, no. 5, pp. 513-527, 2015. [DOI:10.1007/s12204-015-1659-y]
12. [12] B. Huo, Y. Xia, L. Yin, and M. Fu, "Fuzzy adaptive fault-tolerant output feedback attitude-tracking control of rigid spacecraft," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 47, no. 8, pp. 1898-1908, 2016. [DOI:10.1109/TSMC.2016.2564918]
13. [13] H. Lee and Y. Kim, "Fault-tolerant control scheme for satellite attitude control system," IET control theory & applications, vol. 4, no. 8, pp. 1436-1450, 2010. [DOI:10.1049/iet-cta.2009.0159]
14. [14] Q. Hu, "Robust adaptive sliding-mode fault-tolerant control with L2-gain performance for flexible spacecraft using redundant reaction wheels," IET control theory & applications, vol. 4, no. 6, pp. 1055-1070, 2010. [DOI:10.1049/iet-cta.2009.0140]
15. [15] Q. Hu and B. Xiao, "Fault-tolerant sliding mode attitude control for flexible spacecraft under loss of actuator effectiveness," Nonlinear Dynamics, vol. 64, no. 1-2, pp. 13-23, 2011. [DOI:10.1007/s11071-010-9842-z]
16. [16] Godard and K. D. Kumar, "Robust attitude stabilization of spacecraft subject to actuator failures," Acta Astronautica, vol. 68, no. 7-8, pp. 1242-1259, 2011. [DOI:10.1016/j.actaastro.2010.10.017]
17. [17] Q. Hu, B. Xiao, and M. Friswell, "Fault tolerant control with H∞ performance for attitude tracking of flexible spacecraft," IET control theory & applications, vol. 6, no. 10, pp. 1388-1399, 2012. [DOI:10.1049/iet-cta.2011.0496]
18. [18] Q. Hu and B. Xiao, "Adaptive fault tolerant control using integral sliding mode strategy with application to flexible spacecraft," International Journal of Systems Science, vol. 44, no. 12, pp. 2273-2286, 2013. [DOI:10.1080/00207721.2012.702236]
19. [19] K. Lu and Y. Xia, "Finite-time fault-tolerant control for rigid spacecraft with actuator saturations," IET Control Theory & Applications, vol. 7, no. 11, pp. 1529-1539, 2013. [DOI:10.1049/iet-cta.2012.1031]
20. [20] Z. Han, K. Zhang, T. Yang, and M. Zhang, "Spacecraft fault-tolerant control using adaptive non-singular fast terminal sliding mode," IET Control Theory & Applications, vol. 10, no. 16, pp. 1991-1999, 2016. [DOI:10.1049/iet-cta.2016.0044]
21. [21] Y. Bai, J. D. Biggs, X. Wang, and N. Cui, "Attitude tracking with an adaptive sliding mode response to reaction wheel failure," European Journal of Control, vol. 42, pp. 67-76, 2018. [DOI:10.1016/j.ejcon.2018.02.008]
22. [22] K. D. Kumar, N. Abreu, and M. Sinha, "Fault-tolerant attitude control of miniature satellites using reaction wheels," Acta Astronautica, vol. 151, pp. 206-216, 2018. [DOI:10.1016/j.actaastro.2018.05.004]
23. [23] H. Bolandi, M. Haghparast, and M. Abedi, "A reliable fault tolerant attitude control system based on an adaptive fault detection and diagnosis algorithm together with a backstepping fault recovery controller," scientiairanica, vol. 20, no. 6, pp. 1999-2014, 2013.
24. [24] بلندی، ح.، عابدی، م.، حق‌پرست، م.، "طراحی الگوریتم‌های آشکارسازی و جداسازی عیب مبتنی بر حدود آستانة تطبیقی برای زیرسیستم کنترل وضعیت یک ماهواره سه محوره"، علوم و فناوری فضایی، جلد 6، شماره 1، صفحه 31-46، 1392.
25. [25] A. N. Avanaki, M. Hajatipour, and M. M. Ahmadian, "Combination of fault tolerant controller and gyro bias observer in satellite attitude determination system," in 2017 International Symposium on Computer Science and Software Engineering Conference (CSSE), 2017, pp. 49-54: IEEE. [DOI:10.1109/CSICSSE.2017.8320116]
26. [26] عابدی، م.،, نصراللهی، س.، "طراحی یک زیر سیستم تعیین وضعیت تحمل پذیر عیب خودکار برای ماهواره سه محوره مبتنی بر استخراج ماتریس های دوران مختلف و محاسبه معیارهای واریانسی"، مجله کنترل، جلد 9، شماره 3، صفحه 51-67، 1394.
27. [27] بوستان، د.، ح. ثانی، سیدک.، پریز، ن.، "کنترل تحمل پذیر خطا برای ماهواره به روش معکوس دینامیک غیرخطی" علوم و فناوری فضایی، جلد 8، شماره 2، 1394.
28. [28] Y. Jiang, Q. Hu, and G. Ma, "Adaptive backstepping fault-tolerant control for flexible spacecraft with unknown bounded disturbances and actuator failures," ISA transactions, vol. 49, no. 1, pp. 57-69, 2010. [DOI:10.1016/j.isatra.2009.08.003]
29. [29] M. J. Sidi, Spacecraft dynamics and control: a practical engineering approach. Cambridge university press, 1997. [DOI:10.1017/CBO9780511815652]
30. [30] Q. Hu, Y. Shi, and X. Shao, "Adaptive fault-tolerant attitude control for satellite reorientation under input saturation," Aerospace Science and Technology, vol. 78, pp. 171-182, 2018. [DOI:10.1016/j.ast.2018.04.015]
31. [31] D. Ivanov, M. Y. Ovchinnikov, V. Penkov, D. Roldugin, D. Doronin, and A. Ovchinnikov, "Advanced numerical study of the three-axis magnetic attitude control and determination with uncertainties," Acta Astronautica, vol. 132, pp. 103-110, 2017. [DOI:10.1016/j.actaastro.2016.11.045]
32. [32] J.-F. Trégouët, D. Arzelier, D. Peaucelle, C. Pittet, and L. Zaccarian, "Reaction wheels desaturation using magnetorquers and static input allocation," IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 23, no. 2, pp. 525-539, 2014. [DOI:10.1109/TCST.2014.2326037]
33. [33] D. Bustan, N. Pariz, and S. K. H. Sani, "Robust fault-tolerant tracking control design for spacecraft under control input saturation," ISA transactions, vol. 53, no. 4, pp. 1073-1080, 2014. [DOI:10.1016/j.isatra.2014.03.006]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله کنترل می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2022 CC BY-NC 4.0 | Journal of Control

Designed & Developed by : Yektaweb