Model Predictive Fault Tolerant Control of Two-Tethered Satellite System

Document Type : Original Article

Authors

1 دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

2 Associate Professor, Sharif University of Technology

Abstract

In this paper, a novel approach for fault-tolerant control of a two-tethered satellite system is proposed to continue its mission with only one tether. For this purpose, a new model of tethered satellite system with two tethers is presented to show the effects of tethers’ tension forces more precisely. The advantage of this model is its capability of changing the tethers’ connection points on the minor satellite. In addition, the tethers’ tension forces can be controlled to reduce fuel consumption using this model. A Model Predictive-based Fault Tolerant Control method is developed for the derived coupled and nonlinear tethered satellite system equations to cope with the effect of tether failure. The benefit of using this method is its optimality as well as its performance in presence of fault and failure. The results show the capability of this method in controlling a two-tethered satellite system in presence of thruster and tether failures.

Keywords


Article Title [فارسی]

کنترل تحمل پذیر خطا مبتنی بر کنترل مدل پیش‌بین برای ماهواره‌های متصل با دو کمند

Authors [فارسی]

  • محیا رمضانی 1
  • نیما اسدیان 2
2 دانشیار، دانشگاه صنعتی شریف
Abstract [فارسی]

در این مقاله روشی ارائه شده‌است که سیستم کمند فضایی دوتایی در مواجه با خرابی بتواند با استفاده از کنترل تحمل‌پذیر خطا، با یک کمند به مأموریت خود ادامه دهد. برای این منظور به معرفی مدلی جدید و دقیق از کمند فضایی با دو کمند پرداخته‌ شده‌است که می‌تواند تأثیرات دقیق‌تری از نیروی کشش را در مدل به نمایش بگذارد. از ویژگی این مدل، قابلیت تغییر محل اتصال کمند‌ها به ماهواره‌ی فرعی است که به عنوان پارامتر کنترلی می‌تواند به مساله اضافه شود و درنتیجه این امکان را فراهم کند که با استفاده از آن سوخت مورد نیاز برای کنترل ماموریت را کاهش داد. کنترل تحمل پذیر خطا مبتنی بر کنترل پیش بین مدل برای سیستم غیرخطی کمند فضایی توسعه داده شده است تا تاثیرات خرابی کمند کاهش دهد. مزیت این روش کنترلی این است که هم بهینه است و هم در شرایط بروز خرابی می‌تواند سیستم را کنترل کند. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش کنترلی پیشنهادی می‌تواند سیستم دوتایی کمند فضایی را در حضور خرابی در رانشگر و کمند کنترل کند.

Keywords [فارسی]

  • سیستم کمند فضایی
  • کنترل تحمل پذیر خطا
  • کنترل مدل پیش بین غیر خطی
  • کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره