كنترل وضعيت ماهواره با كنترل پيش‌بين مقاوم مبتني بر تيوب با محاسبات كاهش يافته

Satellite Attitude Control Design via Tube-based Robust Model Predictive Control based on Reduced Calculations

در اين مقاله يك كنترل پيش‌بين مقاوم مبتني بر تيوب براي كنترل وضعيت ماهواره،‌ در حضور اغتشاش خارجي نامعين و محدود طراحي شده است. ماهواره سيستمي با ديناميك پيچيده بوده كه اغتشاشات خارجي نامعين به آن وارد مي‌شود. از آنجايي كه اين اغتشاشات داراي محدوده‌ي مشخصي مي‌باشند، امكان كنترل وضعيت ماهواره با استفاده از كنترل‌كننده پيش‌بين مقاوم مبتني بر تيوب ميسر است. اما از طرفي به دليل تعداد حالت‌هاي زياد سيستم ماهواره هنگام محاسبه‌ي كوچكترين مجموعه‌ي نامتغير مثبت مقاوم، چالش افزايش حجم محاسبات در هنگام محاسبه اين مجموعه يا همان تيوب وجود دارد. حجم محاسبات به دليل جمع‌هاي متعدد مينكوفسكي در محاسبه تيوب، بصورت نمايي افزايش مي‌يابد. در راستاي برطرف شدن اين چالش، راهكار پيشنهادي تخمين تيوب براي كاهش حجم محاسبات ماهواره ارائه مي‌شود. با اين تخمين روند افزايش حجم محاسبات طراحي كنترل پيش‌بين‌ مقاوم مبتني بر تيوب براي ماهواره متوقف مي‌گردد. براي سيستم مورد نظر در حضور اغتشاش نامعين و محدود شبيه‌سازي‌ انجام شده است. نتايج نشان‌دهنده‌ي كنترل وضعيت ماهواره با كاهش حجم محاسبات در هنگام طراحي كنترل‌كننده پيش‌بين مقاوم مبتني بر تيوب است.

In this paper, a satellite attitude control system (SACS) based on tube-based robust model predictive control (TMPC) methodology is designed which is robust to bounded disturbances. All Euler angles and their derivatives are ensured not to deviate more than a determined limit under those disturbances with known bounds. It is conducted based on the concept of the minimal robust positive invariant (mRPI) set. Actuators and Euler variables constraints could be considered in the SACS. The dynamics are guaranteed to be robustly stable. Given that the satellite dynamics consists of a great number of states, it is not possible to implement a TMPC scheme on the SACS in real-time. The number of satellite system states in this article is 6. Which has practically increased the volume of calculations. In order to solve this challenge, the proposed solution of tube estimation is presented to reduce the volume of satellite calculations. With this estimation, the process of increasing the volume of computations for tube-based robust predictive control design for satellite is stopped. For the desired system, simulation has been done in the presence of uncertain and limited disturbance. The results show satellite attitude control by reducing the amount of computation when designing a tube-based robust Model predictive control.