كنترل فعال ارتعاشات و پايدارسازي مقاوم چند جسمي صلب-انعطاف پذير با الگوريتم مود لغزشي زمان متغير

Robust Stabilization and Active Vibration Control of a Rigid-Flexible Multibody System Using Time-Varying Sliding Mode Algorithm

در اين مقاله به طراحي كنترلرهاي مقاوم هيبريد مود لغزشي توسعه‌يافته با سطح لغزش زمان متغير و ارتعاشات يك فضاپيماي انعطافپذير در مانور وضعيت پرداخته‌شده‌ است. مدل ديناميك غيرخطي كاملاً كوپل صلب-انعطافپذير شامل دوران سه محوره جسم صلب در تعامل با تغييرشكل هاي عرضي پنل هاي انعطاف پذير مجهز به حسگر/عملگرهاي پيزوالكتريك ميباشد. سيگنال هموار كنترلي شامل ترم تانژانت هايپربوليك و يك تابع تنظيم شدت سوئيچينگ به‌منظور كاهش اثرات چترينگ و تعديل اثرات ناشي از تعاملات فركانس بالاي بخشهاي انعطاف پذير و اغتشاشات خارجي با بدنه صلب و كنترلر ميباشد. ساختار سطح لغزشي متغير با زمان امكان تنظيم ميزان اثر پارامترهاي وضعيت (كواترنيونها و سرعت هاي زاويه اي) را بر عملكرد كنترلي فراهم ساخته است. همچنين ارتعاشات باقي مانده حين و پس از فاز دستيابي به هدف با به‌كارگيري يك الگوريتم مقاوم كنترل فعال ارتعاشات، كاهش‌يافته است. شبيهسازيها در قالب مطالعه مقايسه اي، عملكرد و برتري رويكرد پيشنهادي را در مقايسه با رويكرد كلاسيك كنترل مود لغزشي براي سيستمهاي با انعطافپذيري سازهاي در حضور اغتشاشات خارجي و نامعينيها نمايش ميدهد.

This paper proposes robust hybrid sliding mode control with a time-varying sliding surface and active vibration control for a flexible spacecraft during attitude maneuver. The fully coupled nonlinear dynamic model of the rigid-flexible system includes the three-axis rotation of the rigid body in interaction with the transverse deformation of the smart PZT-mounted flexible appendages. The smooth control signal includes a hyperbolic tangent and a sharpness function to reduce the effects of chattering and high-frequency interactions of the flexible parts and external disturbances in interaction with the rigid body and controller. The structure of the variable sliding surface with time has made it possible to adjust the effect of attitude parameters (quaternions and angular velocities) on the control performance. Also, the residual vibrations during and after the reaching phase are suppressed using a robust active vibration control algorithm. The simulations in the form of a comparative study show the performance and superiority of the proposed approach compared to conventional sliding mode control approaches for systems with structural flexibility in the presence of external perturbations and uncertainties.