Control of Nonlinear Multibody Flexible Space Structures

پرداختن به مشکل دشوار کنترل فضاپیماهای انعطاف پذیر دارای ضمائم مفصلی متعدد هدف این جلد است. چنین سیستم‌هایی برای مفاهیم مأموریت فضایی از جمله سکوهای فضایی چندباره و دستکاری‌کننده‌های مستقل مبتنی بر فضای مورد نیاز هستند. این سیستم ها با دینامیک بسیار غیر خطی، انعطاف پذیری در اعضا و اتصالات، میرایی ذاتی کم و عدم قطعیت مدل سازی مشخص می شوند. یک مدل دینامیکی چرخشی غیرخطی کامل از یک سیستم منعطف چند جسمی عمومی مشتق شده است، و نشان داده شده است که دارای خواص انفعالی خاصی است. نتیجه اصلی یک کلاس از قوانین کنترل بازخورد خروجی غیرخطی و خطی مبتنی بر انفعال است که مانورهای حلقه بسته پایدار جهانی را امکان پذیر می کند. قوانین کنترل نسبت به عدم قطعیت های پارامتری، عدم قطعیت های مدل نشده و در برخی موارد، غیرخطی های محرک و حسگر قوی هستند. تمام نتایج داده شده برای دستکاری‌کننده‌های زمینی انعطاف‌پذیر نیز قابل اجرا هستند.

Addressing the difficult problem of controlling flexible spacecraft having multiple articulated appendages is the aim of this volume. Such systems are needed for space mission concepts including multi-payload space platforms and autonomous space-based manipulators. These systems are characterised by highly nonlinear dynamics, flexibility in members and joints, low inherent damping, and modeling uncertainty. A complete nonlinear rotational dynamic model of a generic multibody flexible system is derived, and is shown to possess certain passivity properties. The main result is a class of passivity-based nonlinear and linear output feedback control laws that enable globally stable closed-loop manoeuvres. The control laws are robust to parametric uncertainties, unmodeled uncertainties, and in some cases, actuator and sensor nonlinearities. All results given are also applicable to flexible terrestrial manipulators.