انجام مانور و کنترل وضعیت با بیشترین دقت، سرعت و کمترین مصرف توان همواره از چالش های مطرح در زمینه طراحی سیستم کنترل فضاپیماها بوده است. ویژگی انعطاف پذیری در فضاپیماها، سبب تغییر در دینامیک کل سیستم می شود. در این مقاله روش کنترلی مود شبه لغزشی مقاوم برای کنترل وضعیت فضاپیمای انعطاف پذیر در حضور اغتشاشات محیطی بررسی خواهد شد. با توجه به غیرخطی بودن معادلات فضاپیمای انعطاف پذیر، عدم امکان مدل کردن این سیستم به صورت ایده آل و عدم توانایی توصیفات ریاضی برای توضیح کامل حرکت این سیستم پروازی، این مقاله از روش کنترلی مود شبه لغزشی مقاوم به عنوان یک ایده مناسب جهت کنترل وضعیت فضاپیمای انعطاف پذیر در قالب یک سیستم غیرخطی بهره خواهد گرفت. بدین منظور، مدل سه درجه آزادی فضاپیمای انعطاف پذیر شامل اغتشاشات متفاوت در هر راستا تحت سینماتیک مبتنی بر کواترنیون در بخش مدل سازی دینامیکی این مقاله ارائه خواهد شد و سپس کنترل کننده مود شبه لغزشی مقاوم به گونه ای طراحی می شود که توانایی کنترل چترینگ را نیز دارا باشد. نتایج بررسی پارامترهای عملکردی نظیر شاخص مصرف انرژی، شاخص چابکی و محدودیت سرعت های زاویه ای بدنی نشان می دهد این کنترل کننده، عملکرد مناسبی در جهت گیری دقیق و سریع فضاپیما دارد.

این مقاله به طراحی قانون کنترلی برای مانور وضعیت و کاهش ارتعاشات باقی مانده یک فضاپیمای انعطاف پذیر مجهز به تراستر/چرخ عکس العملی و وصله های پیزوالکتریک پرداخته است. تئوری توسعه یافتة مبتنی بر طراحی تابع لیاپانوف با لحاظ دینامیک چرخ عکس العملی برای کنترل مانور و حسگر/عملگرهای پیزوالکتریک و استفاده از کنترلر فیدبک نرخ کرنش برای ارتعاشات باقی مانده پس از فاز دستیابی به زاویه مطلوب ارائه شده است. معادلات حرکت سیستم با لحاظ دینامیک غیرخطی و کاملاً کوپل جسم صلب-انعطاف پذیر فضاپیمای در مانور تک محوره با پیاده سازی روش مودهای فرضی و اصل همیلتون استخراج شده است. پایداری کلی سیستم صلب–انعطاف‏پذیر شامل انرژی های هاب صلب، پنل های انعطاف پذیر، وصله های پیزوالکتریک، چرخ عکس العملی و یک فنر پیچشی با به کارگیری ورودی های پیوسته (چرخ عکس العملی) و ناپیوسته کنترلی (تراستر با بکارگیری مدولاسیون پهنا-پالس/فرکانس-پالس) اثبات و ارتعاشات باقی مانده به حداقل رسیده است. عملکرد سیستم کنترل توسعه یافتة پیشنهادی در مقایسه با نمونه رایج آن و رویکرد کنترلی جانمایی قطب ها بررسی شده است. شبیه سازی های انجام شده برای یک مانور با زاویة بزرگ و کاهش قابل ملاحظه ارتعاشات ناشی از تحریک پنل‏های انعطاف‏پذیر بیانگر مزیت و کارایی روش پیشنهادی می باشد.

این مقاله به تحلیل و طراحی مکانیزم باز شدن پنل های صلب فضاپیمای نمونه با اتصالات انعطاف پذیر پرداخته است. مکانیزم گسترش با حفظ سرعت مناسب، همزمانی باز شدن پنل های خورشیدی را تضمین کرده و اثرات ناشی از ضربه و ارتعاشات اعمال شده در مرحله پایانی و پس از قفل شدن پنل ها را با بکارگیری المان های فنر پیچشی در اتصالات پنل ها و محرک پایه به حداقل می رساند. معادلات حرکت سیستم با استفاده از روابط لاگرانژ استخراج شده و رفتار مکانیزم طراحی شده برای مودهای تحریک گشتاور ثابت و متغیر بررسی شده است. نتایج ارائه شده در مقایسه با شبیه سازی های دینامیکی صورت گرفته توسط نرم افزار آدامز و مکانیزم های مشابه کارایی روش پیشنهادی را نشان می دهد.

در این مقاله الگوریتم کنترل مقاومی تطبیقی مبتنی بر ترکیب قوانین مود لغزشی فراپیچشی و ترمینال غیرتکین برای مانور وضعیت و ارتعاشات فضاپیمای انعطاف پذیر با دینامیک کاملا کوپل صلب-انعطافپذیر توسعه داده شده است. قانون تطبیق توسعه داده شده در وهله اول نیاز به دانش اغتشاشات خارجی و نامعینی ها را حذف کرده، سپس با رویکرد فراپیچشی، قانون کنترلی سوئیچینگ ترمینال غیر تکینی با قابلیت تولید فرامین پیوسته کنترلی برای حذف پدیده چترینگ ارائه میدهد. همچنین مسئله تکینگی و دستیابی به همگرایی زمان محدود، با پیاده سازی الگوریتم مود لغزشی ترمینال غیرتکین را مرتفع ساخته است. پایداری کلی و قوام سیستم کنترلی با بکارگیری تئوری لیاپانوف اثبات شده است. یکی از ویژگیهای اساسی الگوریتم کنترل پیشنهادی، جلوگیری از تخمین بیش از حد بهره های کنترلی و همگرایی سریعتر نسبت به الگوریتمهای رایج فراپیچشی و ترمینال غیرتکین به تنهایی میباشد. شبیه سازیها در قالب یک مطالعه مقایسه ای برای مانور با زاویه بزرگ، بیانگر مزیت کنترلر پیشنهادی میباشد.

در این مقاله به طراحی الگوریتم‏ های کنترل فعال ارتعاشات و کنترل مقاوم مود لغزشی انتگرالی جهت پایدارسازی وضعیت فضاپیمای انعطاف‏پذیر در حضور اغتشاشات خارجی و خرابی عملگر پرداخته شده است. فضاپیما به صورت یک هاب صلب در مانور سه محوره به همراه دو پنل خورشیدی مجهز به حسگر/عملگرهای پیزوالکتریک در قالب یک سیستم دینامیکی کوپل صلب-انعطاف‏ پذیر مدل سازی شده است. ساختار کنترل تحمل‏ پذیر خطای غیرفعال مود لغزشی انتگرالی با بهره‏ گیری از یک الگوریتم کنترل نامی تناسبی-مشتقی و یک الگوریتم تحمل‏پذیر خطای توسعه یافته با لحاظ خطای افزوده متغیر با زمان به منظور افزایش عملکرد، عدم تحریک مودهای انعطاف‏ پذیر و آسیب‏ سیستم در فاز رسیدن به سطح لغزش طراحی شده است. بدین ترتیب با ورود سیستم به مود لغزش، رفتار دینامیک حلقه بسته شامل خطای عملگر، مشابه با سیستم سالم خواهد شد. جهت کاهش ارتعاشات ناشی از دینامیک وضعیت و خرابی عملگرها، الگوریتم کنترل فعال ارتعاشاتی نیز به طور هم زمان در تمام طول مانور فعال‏سازی می ‏شود. عملکرد ساختار کنترل پیشنهادی با معیارهای میزان تحریک مودهای انعطاف ‏پذیر، تلاش کنترلی و دستیابی به پارامترهای مطلوب وضعیت در قالب یک مطالعه مقایسه ‏ای مزیت و برتری آن را نسبت به الگوریتم مود لغزشی انتگرالی بدون قابلیت تحمل‏ پذیری خطا نمایش می‏ دهد.

این مقاله به طراحی سیستم کنترل ترکیبی مانور و ارتعاشات یک فضاپیمای انعطافپذیر در مانور وضعیت با استفاده از عملگرهای تراستر-چرخ عکس العملی در ساختار هیبرید و وصله های پیزوالکتریک پرداخته است. مانور زاویه-بزرگ این فضاپیما در قالب دو ماموریت مجزا با استفاده از مدل توسعه یافته کنترلری مبتنی بر تئوری لیاپانوف و ارتعاشات باقی مانده با به کارگیری تئوری فیدبک نرخ کرنش کنترل شده است. پایداری کلی سیستم شامل دینامیک چرخ عکس العملی و وصله های حسگر/عملگر پیزوالکتریک با استفاده از ورودی ناپیوسته کنترلی تولید شده توسط تراستر و مدولاتور پهنا-باند/پالس-فرکانس اثبات و ارتعاشات باقی مانده به حداقل رسیده است. ویژگی منحصر به فرد روش پیشنهادی در به کارگیری عملگرها، زمان سوئیچ عملکرد تراسترها و چرخ عکس العملی می باشد که مبتنی بر انرژی سیستم تنظیم شده است. شبیه سازی های انجام شده با به کارگیری تئوری کنترلی پیشنهادی و استفاده از عملگرهای هیبرید امکان انجام مانورهای با زاویه بزرگ و کاهش قابل ملاحظه ارتعاشات را نمایش می دهد.

در این مقاله، کنترلرهای پیشرفته برای کنترل مانور و ارتعاشات سیستم های دینامیکی با مختصات صلب-انعطاف پذیر معرفی و توصیف شده است. در فرایند طراحی کنترلر، تحلیل پایداری سیستم کنترل از جمله مسایل مطرح و مهم است. کنترل فضاپیماهای انعطاف پذیر یا ربات های انعطاف پذیر با دینامیک صلب و انعطاف پذیر چالش هایی همراه دارد که طراحان را به توسعه کنترلرهای پیشرفته ترغیب کرده است. هریک از این سیستم های کنترلی مزایا و معایبی دارد که در این مقاله سعی شده با بررسی انواع روش های کنترلی و مرور کارهای انجام شده در این حوزه، مخاطب را با نقاط ضعف و قوت روش های موجود آشنا نمود.

این مقاله به کنترل فعال ارتعاشات و پایش سلامت پنل ترکدار فضاپیمای انعطافپذیر در مانور وضعیت با استفاده از وصله های حسگر/عملگر پیزوالکتریک و روش فیدبک نرخ کرنش پرداخته است. پنل انعطافپذیر ترک دار با رویکرد تئوری تیر اویلر-برنولی و روش المان محدود مدلسازی شده و معادلات غیرخطی حرکت سیستم کاملاً کوپل صلب-انعطافپذیر با استفاده از روش لاگرانژ استخراج و با روش عددی نیومارک-بتا حل شده است. دو رویکرد، پایش سلامت به صورت آزمون و خطا و با اندازه گیری بیشینه نرخهای کرنش هر المان حین مانور (به صورت بهنگام ) در کنار کنترل ارتعاشات (با اعمال نیروی کنترلی مبتنی بر بیشترین مقادیر نرخ کرنش با تعداد معین و از پیش تعریف شده عملگرهای پیزوالکتریک)، در نظر گرفته شده است. بیشنه نرخهای کرنش با تغییر در شرایط مأموریت و جابجایی ترک در لحظه تغییر کرده و به طور همزمان عملگرهای متناظر فعال میشوند. همچنین به منظور شناسایی رفتار کل سیستم ترکدار، تابع انرژی متشکل از انرژیهای جنبشی و پتانسیل پنلهای انعطافپذیر و پارامترهای وضعیت بدنه صلب با لحاظ ضرایب وزنی مختلف ارزش دهی شده است که معیار مناسبی از عملکرد رویکرد دوم (الگوریتم هوشمند پیشنهادی) می باشد. شبیه سازیها برای مکانهای مختلف ترک و ورودیهای گشتاورهای خارجی وارد بر بدنه صلب فضاپیما در قالب یک مطالعه مقایسه ای در محیط متلب/سیمولینک، معیاری مناسب در تعیین تعداد، مکان عملگرها و کاهش هزینه های توان مصرفی در فضاپیماهای مدرن امروزی در مأموریتهای با دقت بالا میباشد.