Dynamics analysis of a nonlinear satellite attitude control system using an exact linear model
Autores: Moldabekov, Meirbek; Sukhenko, Anna; Orazaly, Yerkin; Aden, Alisher
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Dynamics analysis of a nonlinear satellite attitude control system using an exact linear model
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Dinámica no lineal
Sistema de control de actitud de satélite
Ruedas de reacción
Controlador PD
Teorema de conservación del momento angular
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio tiene como objetivo analizar la dinámica no lineal de un sistema de control de actitud de un satélite equipado con ruedas de reacción y un controlador PD. Basado en el teorema de conservación del momento angular para un sistema mecánico cerrado, se presentan las ecuaciones no lineales de la dinámica del sistema de control de actitud como un sistema lineal de ecuaciones diferenciales con parámetros variables en el tiempo. Se investigan las propiedades asintóticas del momento angular de un sistema mecánico que incluye un satélite y ruedas de reacción como cuerpos rígidos. Se ha establecido una relación entre los parámetros dinámicos del sistema de control de actitud y el valor inicial del momento angular del satélite. El problema de la estabilidad asintótica para ecuaciones diferenciales con parámetros variables en el tiempo se simplifica al problema de estabilidad asintótica para el sistema homogéneo final de ecuaciones diferenciales lineales con elementos constantes. Las dependencias de los parámetros dinámicos del sistema de control de actitud en los parámetros constantes de este sistema final de ecuaciones diferenciales lineales, así como en los valores iniciales del momento angular del satélite, nos permiten aplicar métodos de ingeniería probados y efectivos. Estos métodos se utilizan no solo para analizar la estabilidad del sistema de control, sino también para sintetizar los parámetros de la ley de control basados en los requisitos de calidad de los procesos transitorios como el margen de estabilidad, la capacidad de respuesta, la oscilación, el tiempo transitorio y el sobrepaso. En este caso, el cálculo de los parámetros de la ley de control se basará en ecuaciones exactas, no en ecuaciones aproximadas de la dinámica del sistema de control obtenidas por linealización.
Descripción
Este estudio tiene como objetivo analizar la dinámica no lineal de un sistema de control de actitud de un satélite equipado con ruedas de reacción y un controlador PD. Basado en el teorema de conservación del momento angular para un sistema mecánico cerrado, se presentan las ecuaciones no lineales de la dinámica del sistema de control de actitud como un sistema lineal de ecuaciones diferenciales con parámetros variables en el tiempo. Se investigan las propiedades asintóticas del momento angular de un sistema mecánico que incluye un satélite y ruedas de reacción como cuerpos rígidos. Se ha establecido una relación entre los parámetros dinámicos del sistema de control de actitud y el valor inicial del momento angular del satélite. El problema de la estabilidad asintótica para ecuaciones diferenciales con parámetros variables en el tiempo se simplifica al problema de estabilidad asintótica para el sistema homogéneo final de ecuaciones diferenciales lineales con elementos constantes. Las dependencias de los parámetros dinámicos del sistema de control de actitud en los parámetros constantes de este sistema final de ecuaciones diferenciales lineales, así como en los valores iniciales del momento angular del satélite, nos permiten aplicar métodos de ingeniería probados y efectivos. Estos métodos se utilizan no solo para analizar la estabilidad del sistema de control, sino también para sintetizar los parámetros de la ley de control basados en los requisitos de calidad de los procesos transitorios como el margen de estabilidad, la capacidad de respuesta, la oscilación, el tiempo transitorio y el sobrepaso. En este caso, el cálculo de los parámetros de la ley de control se basará en ecuaciones exactas, no en ecuaciones aproximadas de la dinámica del sistema de control obtenidas por linealización.