Điều khiển tư thế vệ tinh qua bánh đà bằng kỹ thuật sliding mode

Điều khiển tư thế vệ tinh qua bánh đà bằng kỹ thuật sliding mode Điều khiển tư thế vệ tinh qua bánh đà bằng kỹ thuật sliding mode Sliding mode control for satellite attitude by momentum wheels Trung-Kien Dao, Chih-Keng Chen Dept. of Mechanical and Automation Engr., Dayeh University, Changhua, Taiwan email: [email protected] Tóm tắt Bài báo này trình bày một phương pháp dùng kỹ thuật sliding mode (điều khiển trượt) để điều khiển tư thế vệ tinh với hai phiến pin mặt trời có khả năng đàn hồi. Với một vệ tinh di chuyển theo quỹ đạo quanh Trái Đất, các nhiệm vụ liên lạc luôn đòi hỏi được cung cấp năng lượng, vì vậy việc điều khiển cho các phiến pin hướng về phía mặt trời nhiều nhất có thể là một vấn đề trọng yếu. Trước hết, một mô hình động lực học của vệ tinh với ba bánh đà và động cơ được xây dựng. Trên cơ sở đó, một mặt trượt (sliding surface) được định nghĩa để xây dựng luật điều khiển đảm bảo sai số bám tư thế (gồm ba góc Euler) luôn giảm. Tính bền vững của bộ điều khiển được chứng minh qua việc mô phòng trong các điều kiện về ngoại lực và độ đàn hồi của các phiến pin khác nhau. Abstract In this paper, the attitude control of a satellite with flexible solar panels is investigated by using sliding mode. The satellite is supposed to move in a circular orbit around the Earth. Since communication tasks always require energy, it is survival that the solar panels orient towards the Sun as long as possible, so that the panels can receive the most energy. In the first step, a dynamics model of the satellite disposed by three momentum wheels whose angular speeds controlled by corresponding motors is developed. On the basis of this model and the defined sliding surfaces, a control law is derived in a way such that the tracking errors consisting of three Euler angles are always decreasing. Robustness of this controller is verified by simulation in different conditions of external disturbance and flexibility of the panels. 1. Introduction Consider an autonomous satellite with two solar panels moving in a circular orbit around the Earth. Since communication tasks always require energy, it is