در این مقاله به بهبود عملکرد کنترلی فضاپیمای انعطاف پذیر در مقابله با خطاهای عملگر، اغتشاشات داخلی و خارجی (شامل ارتعاشات پنل های انعطاف پذیر) و ورودی اشباع در طول مانورهای وضعیت پرداخته شده است. ابتدا، مشاهده گر اغتشاشات پیشنهادی جهت تخمین سرعت زاویه ای و اغتشاشات کلی سیستم (اغتشاشات ناشی از پنل های انعطاف پذیر و اغتشاشات خارجی) طراحی و توسعه داده شده است. سپس کنترل تحمل پذیر خطای مبتنی بر الگوریتم مود لغزشی انتگرالی با بهره تطبیقی جهت تخمین کران بالای خطای عملگر با ورودی اشباع با لحاظ اثرات متقابل ناشی از دینامیک جسم صلب و انعطاف پذیر، توسعه یافته است. از طرف دیگر، کنترل تحمل پذیر خطا با پیشنهاد بهره تطبیقی در ساختار سطح لغزش توانایی رفع پدیده نامطلوب چترینگ را در سیستم دارد. پایداری کلی سیستم غیرخطی با استفاده از تئوری لیاپانوف اثبات شده است. همچنین، جهت کاهش ارتعاشات باقی مانده ناشی از برهم کنش دینامیک جسم صلب و انعطاف پذیر و اثرات خطا های عملگر، الگوریتم کنترل فعال فیدبک نرخ کرنش با استفاده از وصله های حسگر/عملگر پیزوالکتریک به طور همزمان در طول مانور وضعیت فعالسازی می شود. نتایج شبیه سازی ها در قالب یک مطالعه مقایسه ای با رویکردهای رایج، قابلیت و توانمندی رویکرد پیشنهادی در کاهش اثر اغتشاشات خارجی و داخلی را برای فضاپیمای انعطاف پذیر ناقص عملگر نشان می دهد.

در این مقاله، مساله پایدارسازی زمان محدود کلاسی از سیستم های غیرخطی همراه با عدم قطعیت مورد بررسی قرار می گیرد و یک کنترل کننده بر اساس ترکیب کنترل مود لغزشی انتگرالی با فیدبک حالت زمان محدود معرفی می گردد. این کنترل کننده از دو بخش تشکیل شده است: یک بخش وظیفه رد کردن عدم قطعیت را داشته و بخش دیگر پایداری زمان محدود را فراهم می کند. همچنین، یک مکانیزم تطبیق بکار گرفته می شود تا پارامترهای نامعلوم سیستم را تخمین بزند. قانون کنترل پیشنهادی همگرایی زمان محدود متغیر لغزش را در حضور عدم قطعیت ها و پارامترهای نامعلوم تضمین می کند. با حذف فاز رسیدن، فازی که در آن متغیرهای حالت هنوز به سطح لغزش نرسیده اند و سیستم به هرگونه اغتشاش یا عدم قطعیتی حساس است، قوام سیستم در سراسر پاسخ تضمین می گردد. علاوه بر این، حد بالای اغتشاشات و عدم قطعیت های سیستم نیاز نیست که از قبل معلوم باشد و این ویژگی قابلیت کنترل کننده پیشنهادی را در پیاده سازی عملی بالا می برد. نتایج شبیه سازی عملکرد کنترل کننده پیشنهادی را تایید می کند.

پهپادهای بالدیس بدون سکان عمودی به دلیل فقدان پایدارکننده های افقی و عمودی متداول، با چالش های خاصی در زمینه پایداری، کنترل ردگیری، و تخمین دقیق حالت ها مواجه هستند. ساختار پیشنهادی در این مقاله با افزودن انتگرال خطای ردگیری به دینامیک سیستم و پایدارسازی آن، با طراحی سطح لغزشی به صورت ترکیب خطی از حالت های سیستم، و در ادامه بهینه سازی سطح لغزشی، عملکرد ردگیری مناسبی را در هر دو مود طولی و عرضی فراهم می کند. با طراحی قانون کنترل مود لغزشی ویژه در ساختار پیشنهادی، عملکرد مقاوم به عدم قطعیت سازگار و ناسازگار در سیستم حلقه بسته تضمین می گردد. برای تخمین حالت های سیستم با استفاده از داده های حسگرها، از مشاهده گر مود لغزشی مقاوم استفاده می شود که تعمیم یافته مشاهده گر اصلاح شده آتکین و ولکات - زک است. در این روش حالت های نامعلوم سیستم به طور موثر با وجود عدم قطعیت ها و اغتشاشات ورودی با استفاده از یک الگوریتم محاسباتی مناسب تخمین زده می شود. نتایج شبیه سازی، عملکرد عالی این ساختار کنترل کننده - مشاهده گر را در تخمین حالت، پایدارسازی، رفتار ردگیری، و مقاومت در برابر اغتشاشات تأیید می کند.

در این مقاله کنترل مود لغزشی پسگام انتگرالی به همراه فیلتر کالمن-بوسی تعمیم یافته برای کنترل و تخمین حالت های پهپاد (کوادروتور) ارائه شده است. در سیستم کوادروتور اثرات آئرودینامیکی بر روی دینامیک سیستم موردتوجه قرارگرفته و معادلات دینامیکی توسط روش نیوتن-اویلر استخراج گردیده است. رفتار کوادروتور که تحت تأثیر نیروها و ممان های آئرودینامیکی قرار دارد، غیرخطی است، اما کنترل مودلغزشی پسگام انتگرالی به خوبی توانسته سیستم دینامیکی را بدون در نظر گرفتن نویز سیستم و نویز اندازه گیری و با فرض وجود همه حالت های دینامیکی به پایداری برساند. نویز در سیستم های دینامیکی غیرقابل اغماض بوده و همچنین اندازه گیری همه حالت های سیستم در عمل بسیار پیچیده و گران است، فیلتر کالمن-بوسی توسعه یافته در ساختار کنترلی به عنوان رؤیت گر حالت های سیستم و برای حذف نویز در این حالت ها به کار می رود. به همین علت استفاده هم زمان از کنترل کننده– رؤیت گر برای کنترل و تخمین حالت های کوادروتور پیشنهادشده است. شبیه سازی عددی نشان دهنده عملکرد خوب کنترل کننده-رؤیت گر پیشنهادی است، به گونه ای که آن ها به خوبی توانسته اند هم حالت های غیرقابل اندازه گیری سیستم را تخمین زده و بر نویزهای سیستم و اندازه گیری غلبه کند و هم سیستم را به موقعیت موردنظر طراح برساند.

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.

در این مقاله، کنترل کننده مد لغزشی انتگرالی فازی تطبیقی برای کنترل ردگیری موقعیت ربات متحرک چرخ دار با حضور دینامیک موتور و عدم قطعیت های ساختاری و غیر ساختاری موجود در معادلات دینامیکی ربات متحرک، طراحی می شود. در کنترل کننده پیشنهادی، بر اساس کنترل سینماتیکی روش پسگام، مقادیر سطح لغزش کنترل کننده دینامیکی مد لغزشی انتگرالی به صورت نوینی تعریف می گردد. در ادامه برای غلبه بر پدیده نامطلوب لرزش ورودی کنترل، با استفاده از منطق فازی، یک تقریبگر فازی تک ورودی تک خروجی به گونه ای طراحی می شود که پدیده لرزش ورودی کنترل را حذف نماید. سپس برای کاهش خطای تقریب و جلوگیری از ازدیاد بار محاسباتی سیستم فازی، تقریبگر فازی تطبیقی ارائه می گردد تا کران عدم قطعیت های ساختاری و غیرساختاری موجود در دینامیکهای ربات متحرک و محرکها را تقریب نماید. اثبات ریاضی نشان می دهد که کنترل سینماتیکی سیستم حلقه بسته همراه با کنترل دینامیکی مدلغزشی انتگرالی فازی تطبیقی، در حضور تمامی عدم قطعیت ها، دارای پایداری مجانبی سراسری است. برای نمایش عملکرد کنترل کننده پیشنهادی، مطالعه موردی بر روی ربات متحرک چرخ دار و در حضور سرو موتورهای DC انجام می پذیرد. نتایج شبیه سازی، عملکرد مطلوب کنترل کننده پیشنهادی را نشان می دهد.

پهپادهای بالدیس بدون سکان عمودی نوعی پهپاد بال-ثابت بدون پایدارکننده های افقی و عمودی می باشند. به دلیل کوپلینگ شدید بین سطوح کنترلی کاهش یافته و مود طولی/عرضی، دینامیک بدرفتار، غیر کمینه فاز بودن مود عرضی، و حساسیت بالا به فرامین سطوح کنترلی، اغتشاشات و عدم قطعیت ها، مسئله کنترل مقاوم این دسته از پهپادها اهمیت بالایی دارد. روش مود لغزشی مرتبه دوم فراپیچشی از الگوریتم های کنترلی مقاوم به عدم قطعیت است که به ویژه در مدل های غیرخطی مورداستفاده قرار می گیرد. با ترکیب این کنترل کننده با روش های تطبیقی علیرغم نامعلوم بودن کران اغتشاشات، ضرایب بهره کنترلی بیش از حد تخمین زده نمی شوند. به علاوه سطح لغزشی استاندارد مبتنی بر خطای ردیابی، با افزودن ترم انتگرالی به فرم PID تعریف می شود که به افزایش دقت ردیابی کمک می کند. مقایسه روش پیشنهادی با شیوه کنترل مود لغزشی فراپیچشی غیرتطبیقی و تطبیقی ساده، نشان دهنده عملکرد مناسب روش پیشنهادی در ردیابی کانال طولی در حضور عدم قطعیت و اغتشاش است.

اخیرا عملگرهای جدیدی به نام کنترلرهای مومنتوم سیالی برای کنترل وضعیت ماهواره پیشنهاد شده است. این عملگرها نسبت به دیگر عملگرهای ذخیره ساز مومنتوم مثل چرخ های عکس العملی و CMG ها، دارای نسبت گشتاور اعمالی به وزن بالاتری، جانمایی و مونتاژ راحت تر، ارتعاش انتقالی کمتر و... هستند. اما یکی از مشکلات پیاده سازی چنین سیستم هایی در عمل، پیچیدگی در مدل سازی ریاضی این عملگرها می باشد. این امر باعث شده است که اکثر محققان از یک مدل ساده شده، برای طراحی سیستم کنترلی استفاده کنند، بدون آنکه عدم قطعیت ها در مدل ساده شده را در نظر بگیرند. در این مقاله برای رفع این مشکل از یک روش کنترلی مود لغزشی- تطبیقی استفاده شده که در برابر این نبود قطعیت ها در مدل مقاوم است و همچنین می تواند حد بالای این عدم قطعیت ها را تخمین بزند، بدون آنکه نیاز باشد تا از عملگرهای بزرگ تر برای اطمینان از پایداری سیستم استفاده کرد. با توجه به نتایج شبیه سازی، می توان مشاهده کرد که سیستم کنترلی مورد طراحی قادر است که ماهواره را در کمترین زمان ممکن و بدون فراجهش به وضعیت مطلوب برساند.