پایدارسازی لیاپانوف-پایه وضعیت و کنترل فعال ارتعاشات فضاپیمای انعطاف پذیر با استفاده از عملگرهای هیبرید

در این مقاله مسئله طراحي کنترل همزمان مانور رول و ارتعاشات فضاپيمای انعطاف پذیر با به کارگيری عملگرهای وضعيت (تراسترها و چرخ عکس العملي) و وصله های پيزوالکتریک مورد بررسي قرار گرفته است. دو ماموریت مجزا برای مانور فضاپيما با طراحي و توسعه الگوریتم کنترلي لياپانوف در نظر گرفته شده است به طوری که فضاپيما از حالت سکون مانور را آغاز کرده وپس از رسيدن به زاویه مطلوب در هر دو مانور به حالت سکون خواهد رسيد به طوری که ارتعاشات باقيمانده با استفاده از وصله های پيزوالکتریک و الگوریتم کنترلي فيدبک نرخ کرنش به حداقل برسد. مدل سازی این سيستم در قالب دیناميک غيرخطي کوپل صلب-انعطاف پذیر شامل یک هاب صلب مرکزی و دو پانل انعطافپذیر که از تئوری سازهای اویلر-برنولي تبعيت مي کند، صورت پذیرفته است. معادلات حرکت سيستم با استفاده از روش اجزاء محدود و به کارگيری معادلات لاگرانژ استخراج شده است. پایداری کلي سيستم شامل دیناميک چرخ های عکس العملي و وصله های حسگر/عملگر پيزوالکتریک با استفاده از ورودی ناپيوسته کنترلي توليد شده توسط عملگر تراستر و مدولاتور پهنا-باند/پالس-فرکانس با استفاده از تئوری لياپانوف اثبات شده است. از جمله نکات برجسته در این مقاله به کارگيری عملگرها به صورت ترکيبي و تعيين زمان سوئيچ ميان آنها براساس انرژی کل سيستم مي باشد. استفاده از ساختار پيشنهادی عملگرها و توسعه کنترلر پيشنهادی امکان انجام مانورهای با زاویه بزرگ و کاهش ارتعاشات بخش های انعطاف پذیر را فراهم مي سازد