طراحی سیمولاتور وضعیت ماهواره با ساختار گیمبالی و پیادهسازی کنترل کنندهی وضعیت غیرخطی بر اساس تابع لیاپانوف

در این مقاله ابتدا ساختارهای مختلف سیمولاتورهای وضعیت موجود موردبررسی قرار میگیرد. سپس با الهام از ساختارهای موجود، ساختاری جدید برای طراحی سیمولاتور وضعیت ماهواره معرفی میگردد. این ساختارامکان دوران360o  در هر سه درجه آزادی را برای سیمولاتور فراهم می آورد. سیمولاتور طراحی شده دارای چهار عملگر از نوع ژایروهایکنترل ممان میباشد که با یک ساختار هرمی در سیمولاتور مورد استفادهقرار میگیرد. پس از طراحی سیمولاتور، دینامیک آن با در نظر گرفتن سرعت ثابت برای چرخ های طیار ژایروهای کنترل ممان استخراج میگردد.به منظور جلوگیری از پدیده تکینگی در روابط حاکم، از پارامترهایرودریگز اصلاح شده برای نمایش مدل دینامیکی و سینماتیک سیمولاتور استفاده می شود. پس از بدست آوردن روابط حاکم بر سیمولاتور وضعیت ماهواره، یک کنترل کننده غیرخطی بر اساس تابع لیاپانوف برای سیستمطراحی می گردد. به این منظور ابتدا یک تابع کاندیدای لیاپانوف برایسیمولاتور معرفی می گردد و در مرحله بعد، پارامترهای کنترل کننده طوری تعیین میشوند که پایداری مجانبی فراگیر سیستم تضمین گردد.نهایتا با شبیه سازی سیمولاتور و پیادهسازی کنترل کننده وضعیت بر رویآن، نشان داده خواهد شد که تلاش کنترلی (سرعتهای زاویهای)موتورهای استفاده شده در گیمبالها و موتورهای چرخ طیارهای سیمولاتور به اندازهای است که کنترل کنندهی طراحی شده توانایی کنترل سیمولاتور وضعیت در مسیرهای مطلوب را دارد.

Keywords:

ماهواره , سیمولاتور وضعیت , ساختار گیمبالی , ژیروسکوپ کنترل ممان , کنترل کننده غیرخطی