Stabilization of underactuated spacecraft dynamics via singularly perturbed feedback linearization

العناوين الأخرى

الموازنة الآلية لديناميكا مركبة الفضاء تحت المشغلة بواسطة الخطية الناتجة عن التغذية الارتجاعية المشوشة الشاذة

المؤلف

Bajudah, Abd al-Rahman Hasan

المصدر

Journal of King Abdulaziz University : Engineering Sciences

العدد

المجلد 16، العدد 2 (31 ديسمبر/كانون الأول 2005)، ص ص. 35-53، 19ص.

الناشر

جامعة الملك عبد العزيز مركز النشر العلمي

تاريخ النشر

2005-12-31

دولة النشر

السعودية

عدد الصفحات

19

التخصصات الرئيسية

الهندسة الميكانيكية

الموضوعات

الملخص AR

يبنى البحث على الطريقة التي تم استحداثها مؤخرا للموازنة الآلية لمركبات الفضاء.

من المعلوم أن جسما صلبا كمركبة الفضاء يمكن موازنة حركته الزاوية (أي إيقافها) بواسطة ثلاثة عزوم حول محاوره الرئيسية الثلاثة.

لكن المشوق أن نعلم أن الجسم قابل أيضا للموازنة الآلية بالاستغناء من أحد هذه العزوم و الإبقاء على اثنين منها فقط، بشرط ألا يكون عزما القصور الذاتي حول المحورين المشغلين متساويين.

تتبنى طريقة المعكوس الشبيه لمرافق التحكم هذه العملية عن طريق تعريف دالة موجبة معرفة في مربع مركبة السرعة الزاوية للمركبة حول المحور الرئيسي غير المشغل، و من ثم تكوين معادلة خطية مستقرة من الدرجة الثانية في الدالة المعرفة و حلها لإيجاد قيم عزوم التحكم بواسطة قلب مرافق التحكم بطريقة شبه المعكوس.

يتكون قانون التحكم بالتغذية الرجعية الناتج من جزأين اثنين، أحدهما مخصص و الأخر تكميلي.

الجزء المخصص يعمل على اقتفاء السرعة الزاوية للمركبة الفضائية حول المحور الرئيسي غير المشغل حسب المعادلة الخطية، و الجزء التكميلي يحتوي على متغير خطي يجري استغلاله لتفعيل الخطية الشاذة في ديناميكا السرعة الزاوية حول المحورين المشغلين بحيث تكون ديناميكا المركبة مستقرة.

المشكلة المألوفة في تطبيقات المعكوس المعمم هي عدم الاستقرار الرقمي الناتج عن اقتراب قيمة مقام المعكوس المعمم من الصفر مع اقتراب قيم متغيرات المسألة من القيم المطلوبة، و نعالجها بتعديل تعريف المعكوس المعمم كلما تلاشى مقامه بهدف تلاقي الصفر.

نتائج التشبيهات الرقمية تظهر كفاءة الطريقة المقدمة في التحكم الآلي بمركبات الفضاء، و كطريقة جديدة للتحكم بالتغذية الاسترجاعية، تجمع بين سهولة التحكم الخطي و فاعلية التحكم اللاخطي.

الملخص EN

The concept of control by feedback linearization is extended to underactuated spacecrafts, by singularly perturbing the nonrealizable linear system resulting from the feedback linearizing transformation, and by utilizing the control coefficient pseudoinverse design methodology that has been recently developed.

The underactuated Euler’s system of dynamical equations for the spacecraft is partitioned into actuated and unactuated subsystems, and a function of the angular velocities about the unactuated body axes is used to prescribe a desired second-order dynamics for the unactuated subsystem.

The evaluation of this dynamics along the trajectories defined by the underactuated Euler’s dynamical equations results in a relation that is pointwise-linear in the control variables, and a condition is derived based on this relation to assess the realizability of the desired unactuated dynamics by checking the rank of the involved control coefficient Jacobian.

The control variables are solved by utilizing the Moore-Penrose pseudoinverse of the control coefficient, resulting in a control law that is composed of particular and auxiliary parts.

The particular part works to realize the desired linear unactuated dynamics, and the pseudo-control vector in the auxiliary part is chosen to yield a singularly perturbed feedback linearization for the actuated subsystem.

The singularity avoidance problem that is related to using the control coefficient pseudoinverse is solved by modifying the pseudoinverse definition in the vicinity of the singularity, and the large control effort reduction problem is solved by deactivating the particular part of the control law whenever the angular velocities about the actuated axes become high.

The control law yields a global asymptotic stability of the origin for the closed loop system when the spacecraft is equipped with two independent gas jet actuators.

We show that perturbed feedback linearization is not applicable when the degree of actuation is one.

نمط استشهاد جمعية علماء النفس الأمريكية (APA)

Bajudah, Abd al-Rahman Hasan. 2005. Stabilization of underactuated spacecraft dynamics via singularly perturbed feedback linearization. Journal of King Abdulaziz University : Engineering Sciences،Vol. 16, no. 2, pp.35-53.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-362455

نمط استشهاد الجمعية الأمريكية للغات الحديثة (MLA)

Bajudah, Abd al-Rahman Hasan. Stabilization of underactuated spacecraft dynamics via singularly perturbed feedback linearization. Journal of King Abdulaziz University : Engineering Sciences Vol. 16, no. 2 (2005), pp.35-53.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-362455

نمط استشهاد الجمعية الطبية الأمريكية (AMA)

Bajudah, Abd al-Rahman Hasan. Stabilization of underactuated spacecraft dynamics via singularly perturbed feedback linearization. Journal of King Abdulaziz University : Engineering Sciences. 2005. Vol. 16, no. 2, pp.35-53.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-362455

نوع البيانات

مقالات

لغة النص

الإنجليزية

الملاحظات

Includes bibliographical references : p. 50-51

رقم السجل

BIM-362455