A robust attitude controller using Lyapunov redesign technique for spacecraft is proposed. In this controller, qua- ternion feedback is considered to have the attitude maneuver capability very close to the eigen-axis rotation. The controller consists of three parts: the nominal feedback parts which is a PD-type controller for the nominal system without uncertainties, the additional term compensating for the gyroscopic motion, and the third part for ensuring robustness to uncertainties. Lyapunov stability criteria is applied to stability analysis. The performance of the proposed controller is demonstrated via computer simulation.
In this paper, the attitude of a quadrotor system is controlled by a time-delayed control method which uses the previous information to cancel out uncertainties in the system. Although the linear controller works for the attitude control, the robust performance against disturbance is relatively poor. Therefore, a time-delayed controller as a robust controller is used. Experimental studies are conducted to validate the performance by the time-delayed control method. The performances of both a linear controller and a time-delayed controller are compared.
Nonlinear robust attitude controller for 3-axis stabilized spacecraft is designed. Robust stability analysis for nonlinear spacecraft system with disturbance is conducted. External disturbances and parametric uncertainties decrease Spacecraft's attitude pointing accuracy. Sliding Mode Control(SMC) provides stability of system in the face of these disturbances and uncertainties. The concept of quadratic boundedness and quadratic stability are applied to the robust analysis for the nonlinear spacecraft system subject to bounded disturbance torques. Numerical simulation is conducted to compare the analysis result and actual nonlinear simulation. The simulation show that analysis result is valid.
폐루프 기준으로 $H_{\infty}$ 제어기를 설계하는 알고리즘에는 3가지(2-ARE, mu-synthesis, LMI) 방법이 있다. 본 논문에서 3가지 $H_{\infty}$ 제어기 설계 알고리즘에 대한 기초 이론을 종합하고, Matlab$^{TM}$에 구현된 함수가 사용될 경우, 실무입장에서 가장 적절하다고 판단되는 $H_{\infty}$ 제어기 설계 알고리즘 제시를 위해 인공위성 자세 제어기 설계 후 결과를 비교 분석하였다: 2-ARE 방법과 LMI 방법은 robust stability, robust performance 및 control authority 측면에서 거의 유사하였으나, LMI 방법에 비해 2-ARE 방법이 weighting 함수설계에 더 민감하였고, mu-synthesis 방법은 다른 2가지 설계 방법에 비해 성능면에서 다소 떨어지고, control authority가 크게 나타났다. 따라서 인공위성 자세제어 설계를 위해 실무 관점에서 LMI 방법이 더 편리한 설계 알고리즘이라는 결론을 얻었다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제11권3호
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pp.240-245
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2010
The controller of a model reference adaptive control monitors the plant's inputs and outputs to acknowledge its characteristics. It then adapts itself to the characteristics it encounters instead of behaving in a fixed manner. An important part of every adaptive scheme is the adaptive law for estimating the unknown parameters on line. A more precise model is required to improve performance and to stabilize a given dynamic system, such as a satellite in which performance varies over time and the coefficients change due to disturbances, etc. After model identification, the robust controller ($H{\infty}$) is designed to stabilize the rigid body and flexible body of a satellite, which can be perturbed due to disturbance. The result obtained by the $H{\infty}$ controller is compared with that of the proportional and integration controller which is commonly used for stabilizing a satellite.
This paper describes the design of a robust H-infinity attitude controller for a quad-rotor. The linear model of a quad-rotor was estimated using PEM (Prediction Error Minimization) method with experimental input and output data. To design an attitude controller, an extended plant was constructed by adjusting several uncertainties and weighting functions. An H-infinity controller was obtained by applying H-infinity methodology to the extended plant. Through frequency-domain analysis, it was shown that the designed controller can overcome uncertainties up to 75% of the plant model. The performance and robustness of the controller were verified through time-domain simulation.
In this paper, a robust attitude control scheme based on Eigenaxis rotation for the spacecraft is proposed. Eigenaxis rotation transforms the attitude of spacecraft to the shortest path and is represented by quaternion. The control law consists of PD-type control part for the nominal system and the robust control part for compensating inertia uncertainty. For the proposed controller, stability analysis is performed and the performance is shown via computer simulation.
In the three axis control of satellite by using reaction wheel and gyro, a reaction wheel produces the control torque by the wheel speed or momentum, and a gyro carries out measuring of the attitude angle and the attitude angular velocity In this study, dynamic modelling of the Low Earth Orbit (LEO) is consisted of the one from the rotational motion of the satellite with the basic rigid body and a flexible body model, and the gyro in addition to the reaction wheel model. The results obtained by the robust controller are compared with those of the PI (Proportional and Integration) controller which is commonly used for the stabilizing satellite.
This paper deals with the attitude control of a self-made VTOL vehicle which is round shape and has four fans and motors. Although hovering mechanisms are suitable for field work at a mountainous region or a building site etc., it is known that modeling the structure of the plant is quite difficult due to its unstable or uncertain characteristics. So, a robust controller is requried in order to cope with these uncertainties. WE first model the structure of the plant under the actual hovering setting and then determine the uncertainty of the acquired mathematical model by using system identification method as exactly as possible. We adopt the $H^{\infty}$ theory as a control algorithm because of its availability, and the structure of two-degree-of-freedom is used as a basic feedback control system to improve the transient response of the plant. Finally, we show the appropriateness of the designed controller through simulations and experiments. That is, the proposed VTOL system is able to maintain its roubust performance in spite of parameter variations and existing disturbances..
본 논문에서는 비행물체의 운동에 기초한 지능제어 알고리즘을 사용하여 대기의 환경적 요인과 기체형태 및 추력의 인위적 요인들간의 복잡한 함수관계를 지식과 경험에 의한 제어규칙으로서 비행안정성 확보와 자율비행을 위한 비행 자세제어를 행하였다. 비행 자세제어를 위하여 사용한 지능제어기는 다변수 입력 및 출력이 가능하며 강인성을 지닌 퍼지제어기를 사용하였다. 실험을 위해 모형비행기와 자세 검출용 센서를 제작하고, 비행 전문가의 지식과 경험을 기초로 하여 작성한 제어규칙에 의하여 프로그램 된 퍼지제어기를 수 차례의 시험비행을 통해 제어규칙을 조정한 결과 안정된 자세제어를 행할 수 있었다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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