Satellite attitude control: Feedback quaternion PD controller design with fuzzy gain scheduling and an experimental case study on one axis control
Uydu yönelme kontrolü: Fuzzy kazanç çizelgesi ile geribeslemeli kuaterniyon PD kontrolcü tasarımı ve bir eksen kontrol üzerinde deneysel durum çalışması
- Tez No: 700974
- Danışmanlar: PROF. DR. ARİF ANKARALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Uydular görevlerini gerçekleştirebilmek için çeşitli alt sistemlere sahiptir. Bu alt sistemlerin en önemlilerinden birisi Yönelme Saptama ve Denetleme Sistemidir. Yönelme Saptama ve Denetleme Sistemi uydunun istenilen oryantasyona ulaşmasını sağlamaktadır. Günümüzde Yönelme Saptama ve Denetleme Sistemlerinin geliştirme çalışmaları daha verimlisini bulabilmek için farklı tip kontrolcüler uygulanarak devam etmektedir. Bu çalışmada iki ana bölüm vardır. Birinci bölümde bir uydu için doğrusal olmayan bir ADCS tasarımı Kuaterniyon tabanlı olarak tasarlanır. Bu tasarımda, iki kontrolcü, yani Kuaternion tabanlı PD kontrolü ve Fuzzy Logic artı PD hibrit kontrolü aynı sistem üzerinde uygulanmaktadır. Simülasyon sonuçları, yanıt üzerindeki başarıları açısından birbirleriyle karşılaştırılır. Birincisi Geribesleme Kuaternion Kontrolcüsüdür. Bu kontrolörde, başlangıçta PD kazançları belirlendikten sonra, bu kazançlar hareket boyunca aynıdır. Diğeri ise Bulanık Mantık Geribesleme Kuaternion Denetleyicisidir. Bu kontrolörde, uydunun hata ve açısal hızının karşılaşılan koşullara göre uyarlanması için kazanç değerleri Fuzzy Logic algoritması ile uyarlamalı olarak belirlenir. İkinci bölümde sadece Z ekseninde dönebilen bir tek eksen deneysel sistemi üzerinde pozisyon kontrolcüsü geliştirilir. Daha sonra bu fiziksel sistem ile ilgili kontrol simülasyonları ve önerilen kontrol yöntemleri Simulink® ortamı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ana mil, Z ekseni etrafında dönmeye direnen sistemde bir miktar sürtünmeye neden olan bilyalı rulmanlara sahiptir. Böylece bu sürtünme modellenir ve simülasyonlara dahil edilir. Tasarlanan kontrolcüler daha sonra deney sisteminin kontrol platformuna yüklenir ve sistem önceden verilen açısal pozisyonları sağlayacak şekilde kontrol edilir.
Özet (Çeviri)
Satellites have various subsystems to perform their missions. One of the most important of these subsystems is the Attitude Determination and Control System. It ensures that the satellite satisfies the desired orientation. Today, the development of Attitude Determination and Control System research continues by applying different types of control algorithms in order to investigate more efficient controllers. In this study, there are two main parts. First part consists of a nonlinear Attitude Determination and Control design which is based on Quaternion approach for a satellite. In this design, two relative controllers i.e., quaternion-based PD control and Fuzzy Logic plus PD hybrid control are applied on the same system. The simulation results are compared with each other in terms of their success on the response. The first one is the Feedback Quaternion Controller. In this controller, once the PD gains are determined at the beginning then these gains are the same throughout the motion. The other one is the Fuzzy Logic Feedback Quaternion Controller. In this controller, the gain values are determined adaptively by Fuzzy Logic algorithm so that the error and the angular velocity of the satellite are adapted according to the faced conditions. In the second part, a position controller is developed on a one axis experimental system that can rotate only in the Z axis. Then control simulations related with this physical system and the proposed control methods are realized by using the Simulink® environment. The main shaft has ball bearings which induces some friction to the system resisting the rotation about Z axis. So, this friction is modelled and included in the simulations. The designed controllers are then uploaded on the experimental system and the system is controlled to satisfy the previously given angular positions.
Benzer Tezler
- Uydu yönelim denetimi
Satellite attitude control
AKIN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DEMİRCİOĞLU
- Attitude control of an earth orbiting solar sail satellite to progressively change the selected orbital element
Dünya yörüngesinde dolaşan güneş yelkenli uydunun yörünge parametresinin yavaş yavaş değiştirilmesi amacıyla yönelim
ÖMER ATAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiUzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Attitude estimation and reaction wheels based control of an earth-pointing small satellite
Küçük bir yer gözlem uydusunun yönelimini belirleme ve tepki tekerleklerine bağlı kontrolü
HAKAN GÜRSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- 3- Axis attitude control of a geostationary satellite
Yer eşzamanlı bir uydunun 3 eksende denetimi
HAKKI ÖZGÜR DERMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OZAN TEKİNALP
PROF. DR. YURDANUR TULUNAY
- Design of kalman filter based attitude determination and control algorithms for a leo satellite
Alçak yörüngeli bir uydu için kalman filtre tabanlı yönelim belirleme ve kontrol algoritmalarının tasarımı
GAMZE EFENDİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU