Control de Compuesto de Alta Precisión de la Corriente de Conducción para Naves Espaciales Estabilizadas Electromagnéticamente en Forma de Anillo y Sin Contacto, Sujetas a Múltiples Perturbaciones
Autores: Liao, He; Yuan, Haoxiang; Xie, Jinjin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control de Compuesto de Alta Precisión de la Corriente de Conducción para Naves Espaciales Estabilizadas Electromagnéticamente en Forma de Anillo y Sin Contacto, Sujetas a Múltiples Perturbaciones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Concepto de diseño
Carga útil libre de perturbaciones
Nave espacial estabilizada electromagnéticamente en anillo sin contacto
Control de corriente de conducción
Efectos de interferencia
Esquema de control compuesto
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Basado en el concepto de diseño de aislamiento dinámico y estático, los satélites de carga útil libre de perturbaciones (DFP) pueden aislar los efectos de la interferencia en cargas útiles sensibles y pueden realizar un control de alta precisión de la carga útil mejor que una nave espacial tradicional. Entre estos, las naves espaciales estabilizadas electromagnéticamente anulares sin contacto (NCAESS) pueden aliviar eficazmente los problemas de salida de control, como el acoplamiento de seis grados de libertad y los efectos no lineales que se encuentran en las naves espaciales tradicionales sin contacto. Como un actuador clave, el control de corriente de conducción del actuador electromagnético anular sin contacto (NCAEA) tendrá un impacto directo en el rendimiento de actitud de NCAESS. Sin embargo, hay múltiples efectos de interferencia presentes en el control de corriente de conducción real. Por lo tanto, este documento propone un esquema de control compuesto para mejorar la precisión de conducción al suprimir estas múltiples perturbaciones. En primer lugar, se utiliza la modulación por ancho de pulso de frecuencia de conmutación variable para ajustar la frecuencia de conmutación de manera adaptativa y reducir el rizado de conmutación. En segundo lugar, se emplea la compensación de avance para mitigar la fuerza electromotriz de retroceso. En tercer lugar, se utiliza el predictor robusto de Smith para compensar el retraso del control digital. Finalmente, se aplica un controlador proporcional-integral de modelo interno con regla difusa para ajustar los parámetros de manera adaptativa. Los resultados de simulación numérica demuestran que el enfoque propuesto puede adoptarse para mejorar la robustez y la respuesta dinámica de la corriente de conducción de manera efectiva, lo que conduce a un control preciso de la nave espacial estabilizada electromagnéticamente anular sin contacto.
Descripción
Basado en el concepto de diseño de aislamiento dinámico y estático, los satélites de carga útil libre de perturbaciones (DFP) pueden aislar los efectos de la interferencia en cargas útiles sensibles y pueden realizar un control de alta precisión de la carga útil mejor que una nave espacial tradicional. Entre estos, las naves espaciales estabilizadas electromagnéticamente anulares sin contacto (NCAESS) pueden aliviar eficazmente los problemas de salida de control, como el acoplamiento de seis grados de libertad y los efectos no lineales que se encuentran en las naves espaciales tradicionales sin contacto. Como un actuador clave, el control de corriente de conducción del actuador electromagnético anular sin contacto (NCAEA) tendrá un impacto directo en el rendimiento de actitud de NCAESS. Sin embargo, hay múltiples efectos de interferencia presentes en el control de corriente de conducción real. Por lo tanto, este documento propone un esquema de control compuesto para mejorar la precisión de conducción al suprimir estas múltiples perturbaciones. En primer lugar, se utiliza la modulación por ancho de pulso de frecuencia de conmutación variable para ajustar la frecuencia de conmutación de manera adaptativa y reducir el rizado de conmutación. En segundo lugar, se emplea la compensación de avance para mitigar la fuerza electromotriz de retroceso. En tercer lugar, se utiliza el predictor robusto de Smith para compensar el retraso del control digital. Finalmente, se aplica un controlador proporcional-integral de modelo interno con regla difusa para ajustar los parámetros de manera adaptativa. Los resultados de simulación numérica demuestran que el enfoque propuesto puede adoptarse para mejorar la robustez y la respuesta dinámica de la corriente de conducción de manera efectiva, lo que conduce a un control preciso de la nave espacial estabilizada electromagnéticamente anular sin contacto.