منبع مقاله درمورد كنترل، كنترلي، عكس‌العملي

دانلود پایان نامه ارشد

استخراج مي‌گردد.
(‏431)
T_cx=〖2K〗_x q_1E q_4E+K_xd p
T_cy=2K_y q_2E q_4E+K_yd q
T_cz=〖2K〗_z q_3E q_4E+K_zd r
معادله (‏431) را مي‌توان به نحوي بيان كرد كه مولفه q_4E در معادلات وجود نداشته باشد. براي استخراج مقادير بردار کواترنيون سيستم در هر لحظه با توجه به نوع سيستمهاي اندازهگيري که معمولا نرخ متغيرها را اندازهگيري ميکنند، لازم است که از مقادير اندازه‌گيري شده، انتگرال‌گيري صورت گيرد. بر اين اساس در روش بردار خطاي کواترنيون بر خلاف روش ماتريس خطاي کسينوس جهتي که براي يافتن مقادير زواياي اویلر لازم است حداقل از 6 آرايه ماتريس انتگرال‌گيري شود، در اين روش تنها بايد از 3 پارامتر q1S، q2S، q3S انتگرال‌گيري شود و q4Sنيز با استفاده از رابطه |q|=1 بدست مي‌آيد که در نتيجه حجم محاسبات به ميزان چشم‌گيري کاهش مي‌يابد.

4.5.4 انتخاب كنترل‌كننده
كنترل‌كننده ارائه شده از نوع تناسبي مشتقي است که طراحي بر اساس تنظيم ضريب ميرايي و فرکانس طبيعي انجام شده است. بر اين اساس گشتاور کنترلي از معادله (‏432) محاسبه مي‌گردد.
(‏432)
T_c=k(x_des-x)+k_d (x ̇)
که x بيانگر يکي از سه زاويه چرخش، سمت و فراز ميباشد. با فرض کوچک بودن گشتاورهاي اغتشاشي و ساير پارامترهاي با مرتبه پايين‌تر در فرآيند طراحي كنترل‌كننده، معادلهي ديفرانسيل زير بدست ميآيد:
(‏433)
Ix ̈-k_d x ̇+kx=kx_des
با عنايت به معادلهي فوق، دو پارامتر مطلوب در طراحي(ξ ,ω_n) برابر خواهند بود با:
(‏434)
ω_n=√(k/I)
ξ=-k_d/(2√Ik)
با تعيين مقادير ممان اينرسي ماهواره و انتخاب فركانس طبيعي و ضريب ميرايي ماهواره در هر سه محور مي‌توان ضرايب کنترلي هر محور را محاسبه نمود. در اين رساله از اين ضرايب در كنترل كننده‌هاي PD با قانون ماتريس خطاي کواترنيون استفاده شده است. اصولا در كاربردهاي كنترل فضاپيما، مفهوم كواترنيون به‌صورت گسترده براي نمايش تبديلات محورهاي مختصاتي مورد استفاده قرار مي گيرد. كواترنيون‌ها نسبت به زواياي اولر و روش‌‌هاي كوسينوس جهتي به چند علت مطلوب‌تر هستند. 1- حجم محاسبات در كواترنيون‌ها بسيار كمتر از ساير روش‌ها است. 2- به‌دليل آن‌كه مفهوم كاترنيون بر پايه دوران حول يك محور دوران اصلي است، كمترين زاويه چرخش براي رسيدن به نقطه مطلوب طي مي‌گردد و از اين لحاظ منجر به بهينه‌سازي كنترل فضاپيما مي‌گردد. 3- محاسبات كواترنيون برخلاف ساير روش‌ها در برخي جهات دچار سينگولاريتي نمي‌شود (مشكلي كه در دوران‌هاي بزرگ با استفاده از ماتريس كوسينوس جهتي هميشه بايد مد‌نظر قرار گيرد)[20].

4.6 مدل‌سازي عملگرهاي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت
در اين بخش مدل‌هاي در نظر گرفته شده براي هر عملگر ارائه شده است. عملگرهاي بكار رفته در اين شبيه‌ساز عبارتند از:
تراستر عكس‌العملي
چرخ عكس‌العملي
چرخ مومنتومي
موتور اصلي
4.6.1 تراستر عكس العملي
تراسترهاي عكس العملي يا تراسترهاي كنترل وضعيت داراي طبيعت روشن/ خاموش هستند. اهميت اين دسته از ابزارهاي توليد گشتاور، ويژگي پالسي بودن آنها مي‌باشد. در يك سامانه كنترلي كه از گشتاورساز پالسي بهره مي‌گيرد كنترل‌كننده (يا مدولاتور پالسي)، سيگنال توليد گشتاور را در زمان‌هاي گسسته توليد مي‌كند. در پاسخ به سيگنال كنترلي، دريچه تراستر عكس‌العملي به سرعت باز شده و براي مدت كوتاهي باز مي‌ماند. در اثر خروج مقدار كمي گاز، تغييرات كوچكي در مومنتوم زاويه‌اي جسم كنترل شده رخ مي‌دهد كه اين تغيير در جسمي كه دوران نمي‌كند باعث تغيرات كوچكي در سرعت زاويه‌اي آن در جهت محور تحت كنترل مي‌شود و جسم شروع به دوران حول محور كنترلي مي‌كند. تراسترهاي عكس‌العملي تنها در دو وضعيت روشن و خاموش فعاليت ميكنند و مقدار نيروي پيشرانش آن‌ها همواره صفر و يا مقدار ثابت و مشخصي است. از آنجايي‌كه در سيستم‌هاي كنترل وضعيت سيگنال‌هاي گشتاور پيوسته توليد ميشود لازم است كه ابتدا سيگنال پيوسته فرمان توليد گشتاور كه توسط واحد كنترل كننده صادر ميشود به يك سيگنال روشن/ خاموش تبديل گردد و سپس براي تراسترها فرستاده شود. محل قرارگيري واحد گسسته‌ساز (سامانه كنترل تراستر) در يك مدل كنترل وضعيت يك فضاپيما در شکل ‏411 نشان داده شده است.

شکل ‏411 مدل كنترل وضعيت يك فضاپيما توسط تراستر عكس‌العملي
همان‌طور كه در شکل ‏411 نشان داده شده، به‌منظور ايجاد يك سيگنال گسسته توسط تراسترها بايد از ساختار و روشي استفاده كرد كه به آن سامانه كنترل تراستر مي‌گويند. براي طراحي سامانه‌هاي كنترل وضعيت كه توسط تراسترهاي عكس‌العملي عمل مي‌كنند روش‌هاي متعددي وجود دارد. عمده‌ترين روش‌هاي كنترل وضعيت را مي‌توان به سه دسته تقسيم نمود: [19و20]
كنترل‌كننده با پايه كنترل48
پالس متغير با كنترل49
كنترل‌كننده صفحه فاز50
هر كدام از اين روش‌ها به لحاظ ايجاد پايداري در مودهاي مختلف كاري، مصرف سوخت و زمان نشست، داراي معايب و مزايايي هستند كه پرداختن به آن‌ها در اين رساله موضوعيت ندارد. از ميان روش‌هاي كنترل وضعيت، روش اول براي دستگاه كنترلي با عملگر تراسترهاي عكس‌العملي انتخاب شده ا ست. در طراحي كنترل‌كننده با پايه كنترلي دو روش وجود دارد كه عبارتند از: [19]
روش پهناي پالس- فركانس پالس51 (PWPF)
روش شبه نرخ52 (PSR).
در مراجع مختلف از روش‌هاي كنترلي متفاوتي براي كنترل وضعيت فضاپيما استفاده شده است و انتخاب يك روش براي يك فضاپيما هرگز براي فضاپيماي ديگر با مشخصات متفاوت لزوما توصيه نمي‌گردد. هر روش كنترلي نيز سختي‌هاي خاص خود را در طراحي و پياده سازي دارا مي‌باشد، به همين دليل در اين رساله سعي شده است تا روشي استفاده گردد كه بتواند مانور فرمان را در زمان مناسب بر روي ماهواره اجرا نمايد، بدون آنكه مسائلي چون سوخت، تعدا پالس، امكان پياده‌سازي و احتمال عدم ناپايداري در شرايط مختلف بطور دقيق و موشكافانه وضعيت نظر قرار گيرد. از ميان انواع روش‌هاي كنترلي، روش كنترلي كلاسيك با مدولاتور PWPF انتخاب شده است. لازم به‌ذكر است كه در اكثر موارد، نوع كنترل كننده از نوع كلاسيك تناسبي مشتقي است و صرفا الگوي روشن و خاموش شدن تراسترها با يكديگر متفاوت مي‌باشد كه جهت آشنايي بيشتر با اين روش‌ها مي‌توان به مراجع [19، 20و 21] مراجعه نمود. مرجع [21] مدولاتور PWPF را به‌صورت مجزا مورد بررسي قرار داده است و مزاياي اين مدولاتور را ذكر كرده است كه عبارتند از: ‌[21]
عملكرد شبه خطي ( نزديك به عملكرد خطي ).
بازه گسترده پارامترها بهمنظور تنظيم عملكرد مدولاتور و آزادي طراح براي تطبيق عملكرد سامانه براساس ويژگيهاي آن.
مصرف پايين سوخت.
دقت نشانه‌روي بالا نسبت به ساير كنترل‌كنندهها به‌خصوص در زمان حضور ارتعاشات.
البته بايد توجه داشت ك

پایان نامه
Previous Entries منبع مقاله درمورد خطاي، مي‌گردد.، موقعيت Next Entries منابع و ماخذ مقاله راهنمایی و رانندگی، تحلیل اطلاعات، رفتار ترافیکی