کنترل تحمل‌‌پذیر خطای فعال مود لغزشی ترمینال سریع غیرتکین تطبیقی مبتنی بر مشاهده‌گر یادگیری فضاپیمای انعطاف‌پذیر

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1059-ISAV2024 (R1)
نویسندگان
1پژوهشگاه هوافضا (وزارت علوم، تحقیقات و فناوری)
2پژوهشگاه هوافضا (وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
چکیده
در این مقاله از یک الگوریتم کنترل تحمل‌ پذیر خطای فعال جهت کنترل همزمان وضعیت و ارتعاشات فضاپیمای صلب - انعطاف‌ پذیر مجهز به وصله های حسگر / عملگر پیزوالکتریک استفاده شده است. قانون کنترلی مبتنی‌ بر تئوری مود لغزشی ترمینال سریع غیر تکین تطبیقی، همگرایی زمان ثابت را نشان می‌دهد و به‌ طور مؤثر از تکینگی جلوگیری می‌کند. کنترلر پیشنهادی با استفاده از پارامترهای تطبیقی توسعه یافته، نسبت به نامعینی‌ های اینرسی و اغتشاشات خارجی مستقل است. همچنین، یک مشاهده‌ گر یادگیری جهت تخمین خطاهای عملگر جسم صلب با کمترین بار محاسباتی و دقت بالاتر به کار گرفته شده است. در نهایت، جهت کاهش ارتعاشات ناشی از دینامیک وضعیت و خطاهای عملگرها، الگوریتم کنترل فعال ارتعاشات مبتنی‌ بر روش فیدبک نرخ کرنش نیز به طور همزمان در تمام طول مانور فعال سازی می‌شود. طراحی و پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از قضیه لیاپانوف اثبات شده است. شبیه‌ سازی‌ ها جهت ارزیابی عملکرد و تحمل‌ پذیری خطای رویکرد پیشنهادی و اثر آن بر انعطاف‌ پذیری سازه‌ ای انجام شده‌ است.
کلیدواژه ها
 
Title
Active Fault-Tolerant Control of a Flexible Spacecraft Using Adaptive Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode based on Learning Observer
Authors
Milad Azimi, Marzieh Eghlimi Dezh, Alireza Alikhani
Abstract
This study introduces an active fault - tolerant control algorithm designed to simultaneously suppress the vibration and control the attitude of a rigid - flexible spacecraft equipped with sensor/actuator patches. The control method, based on a fast, non singular terminal sliding mode adaptive strategy, ensures fixed time convergence and effectively mitigates singularity issues. The proposed controller, utilizing adaptive parameters, is robust to inertia uncertainties and external disturbances. Furthermore, a learning observer is employed to estimate rigid body actuator faults, providing enhanced accuracy with minimal computational burden. To minimize vibrations arising from attitude dynamics and actuator faults, an active vibration control algorithm base on strain rate feedback (SRF) approach is simultaneously deployed throughout the flexible spacecraft attitude maneuver. The stability of the closed - loop system is verified using the Lyapunov theorem. Simulations are conducted to evaluate the proposed method’s performance, fault tolerance, and its effect on the system structural flexibility.
Keywords
Flexible Spacecraft, Learning observer, Active vibration control, Fault-tolerant control