كاهش نويز فعال در يك چرخ عكس العملي با استفاده همزمان از شناسايي سيستم ديناميكي و موجك روي خط

Active Noise Cancelation in a Reaction Wheel by simultaneous using of dynamical system identification and online wavelet

چرخ‌هاي عكس العملي از جمله وسايل تبادل مومنتم زاويه اي هستند، كه در پايدارسازي وضعيت ماهواره و مانورهاي وضعيت آن مورد استفاده قرار مي گيرند. كنترل وضعيت ماهواره از مسايل مهم است اما به دليل نويز و اغتشاشات، سيگنال خروجي چرخ عكس‌العملي دچار نويز مي‌شود كه از جمله اين اغتشاشات مي‌توان به نابالانسي چرخ‌ها اشاره كرد. ابزارهاي توانمند پردازش سيگنال از جمله موجك‌ها تاكنون در تحليل خارج خط سيگنال‌هاي نويزي مشابه كاربرد بسيار زيادي داشته‌اند. اما اينكه بتوان اين ابزارها را به طور روي خط در فرايند كنترل حلقه بسته وارد كرد تاكنون كمتر مورد توجه قرار گرفته است. مشكل عمده اين موضوع به حجم بالاي پردازش و تاخير ايجاد شده برمي‌گردد. اين نويز را مي‌توان با طراحي يك بانك فيلتر موجك شناسايي و حذف نمود. اما به دليل وجود تاخير در بانك فيلتر كه گريز ناپذير است، سيستم دچار ناپايداري مي‌شود. از اين رو، در اين مقاله با يك رويكرد پيش‌بيني از الگوريتم اسميت استفاده شده است تا بتوان تاخير ايجاد شده از فرايند حذف نويز را به خارج از حلقه كنترل انتقال داده و سيستم را پايدار و خروجي را تا حد زيادي به سيستم بدون نويز نزديك كرد. دقت اين الگوريتم نيازمند داشتن تخميني از ديناميك سيستم و آگاهي از ميزان تاخير آن است. با توجه به استفاده از فيلترهاي پاسخ ضربه محدود، تاخير به طور كامل قابل محاسبه است. همچنين روش شناسايي حداقل مربعات بازگشتي براي شناسايي چرخ عكس‌العملي براي داشتن تخميني دقيق از سيستم مورد استفاده قرار گرفته است.

Reaction wheels are angular momentum exchange devices used to stabilize the position of the satellite and maneuvering. This actuator can change the momentum of the satellite to alter the attitude of the system. During the process of operation, noise and disturbances resulting from the unbalancing of the wheels lead to inconvenient performance of the reaction wheels. Several works have been presented for active noise cancelation in these devices. But, the practical tools of signal processing such as filter banks and wavelets, which are used for offline de-noising, are samples of very useful noise cancellation methods. If these toolboxes are employed for online de-noising these signal processing approaches are applicable for noisy systems such as reaction wheels. The main challenge of this strategy is the delay resulting from the signal processing, which is inevitable. In this paper, a strategy of online wavelet de-noising is designed and proposed for noise cancellation in a reaction wheel. In this regards, for considering the delay compensation the method of Smith predictor is used to lead the delay of the process out of the closed loop control system. The accuracy of this algorithm requires an estimate of the system dynamics and an understanding of the delay system. Using FIR filter, the delay can be fully calculated. The recursive least squares is used for identification of reaction wheel as an estimate of the system.