pulse-width pulse-frequency modulator
در نشریات گروه مکانیک-
در این مقاله عملکرد کنترل وضعیت یک فضاپیما با تلفیقگر پهنا و فرکانس پالس انتگرالی بررسی شده و تلفیقگر مذکور بصورت مرتبه کسری توسعه داده شده است. فضاپیما با عملگر تراستر دو وضعیتی روشن-خاموش با ترکیب قانون تناسبی-مشتقی و تلفیقگر کنترل می شود. به منظور تمرکز بیشتر در مطالعه رفتار تلفیقگر پیشنهادی، مدل عملگر بصورت ایده آل لحاظ شده، اگرچه که به دلیل استفاده از تلفیقگر سیستم کنترل غیرخطی است. میانگین مصرف سوخت و فعالیت عملگر به عنوان دو شاخص اصلی ارزیابی لحاظ شده و از طرفی مقدار میانگین مطلق خطای نشانه روی وضعیت فضاپیما نیز به عنوان شاخص مهم دیگر در مطالعه رفتار تلفیقگر پیشنهادی لحاظ شده است. به منظور مقایسه منصفانه نتایج، مسئله کنترل وضعیت به ازای شرایط مفروض یکسان و برای تلفیقگر مرتبه صحیح و مرتبه کسری انجام شده است. نتایج مقایسه ای به ازای تغییر توان کسری فیلتر تلفیقگر مرتبه کسری و بررسی سه معیار عملکرد مذکور انجام شده است. همچنین تاثیر عدم قطعیت ممان اینرسی فضاپیما، عدم قطعیت زاویه ورودی مرجع و دامنه اغتشاشات خارجی نیز مطالعه شده است. نتایج بدست آمده نشانگر تغییر معیار عملکرد به ازای تغییر مرتبه فیلتر کسری تلفیقگر بوده و عملکرد مناسب تر تلفیقگر پیشنهادی را به ازای بازه ای از توان های کسری نشان می دهد. نهایتا به ازای شرایط مفروض شبیه سازی، با افزایش مرتبه انتگرال گیری تلفیقگر کسری، خطای نشانه روی افزایش یافته فعالیت عملگر کاهشی شده و مصرف سوخت اندکی افزایش و سپس کاهش می یابد. مزیت عمده این تلفیقگر در کنترل وضعیت فضاپیما، افزایش اختیارات طراح در انتخاب قابلیت هایی نظیر افزایش دقت نشانه روی یا کاهش مصرف سوخت یا کاهش فعالیت عملگر می باشد.کلید واژگان: کنترل وضعیت فضاپیما، تلفیقگر پهنا و فرکانس پالس، مرتبه کسری، نشانه روی، کنترل تناسبی-مشتقیIn this article, the problem of controlling the attitude of a spacecraft with integral pulse width and frequency integrator is investigated and the said integrator is developed as a fractional order. The spacecraft is controlled by a two-state on-off thruster actuator with a combination of proportional-derivative law and integrator. In order to focus more on studying the behavior of the proposed integrator, the operator model is ideally considered, although it is due to the use of a nonlinear control system integrator. Average fuel consumption and operator activity are included as two main evaluation indicators, and on the other hand, the absolute average value of the sign error on spacecraft status is also included as another important indicator in the study of the behavior of the proposed integrator. In order to compare the results fairly, the situation control problem has been done for the same assumed conditions and for the integrator of integer order and fractional order. The comparative results for changing the fractional power of the fractional order integrator filter and checking the three performance criteria have been done. Also, the influence of the uncertainty of the moment of inertia of the spacecraft, the uncertainty of the reference entry angle and the range of external disturbances have also been studied. The obtained results indicate the change of the performance criterion for changing the order of the fractional combiner filter and show the more appropriate performance of the proposed combiner for a range of fractional powers.Keywords: Spacecraft Attitude Control, Pulse Width Pulse Frequency Modulator, Fractional Order, Pointing, Proportional-Derivative Control
-
این مقاله به اصلاح نوع خاصی از مدولاتور پهنا و فرکانس پالس با بلوک انتگرالگیر می پردازد. در این مدولاتور به جای فیلتر پایین گذر از یک انتگرالگیر استفاده شده، و به همین دلیل در اینجا مدولاتور پهنا و فرکانس پالس انتگرالی نامیده می شود. به منظور بهبود رفتار حلقه کنترلی، ساختار مدولاتور با یک شرط منطقی برای بازتنظیم خروجی انتگرالگیر اصلاح شده است. در این شرط منطقی، در صورتی که سیگنال خطا کوچکتر از بازه مشخصی باشد، خروجی انتگرالگیر صفر می گردد. این بهبود در دو مود پایدارساز و نشانه روی اعمال شده است. در مود پایدارساز، ضریب بهره پایدارساز با استفاده از حل تحلیلی به گونه ای استخراج شده است تا با یک پالس، کسر معینی از سرعت زاویه ای اولیه مستهلک گردد. در مود نشانه روی، عملکرد مدولاتور اصلاح شده، قابل مقایسه با مدولاتور پهنا و فرکانس پالس می باشد.
کلید واژگان: کنترل وضعیت فضاپیما، مدولاتور پهنا و فرکانس پالس، مود پایدارسازی و نشانه رویThis paper presents a modification to a type of Pulse-width Pulse-Frequency (PWPF) Modulator utilized an integrator block. In this modulator that called here as "Integral Pulse-Width Pulse-Frequency (IPWPF)," an integrator is used instead of the first-order low-pass filter. To improve the performance of the control system, the modulator is modified by using a logical circuit in order to reset the output of the integrator. In this logical circuit, if the error signal becomes less than a specified small value, the integrator will be reset, that is, "Small Error-Reset Integrator (SE-RI)." The modification is applied to the stabilization and pointing modes. In stabilization mode, the control gain is obtained analytically such that the angular rate of the satellite becomes zero or less than a specific percentage of its initial value by a single pulse. Simulation results show that the performance of the modified IPWPF is comparable with that of PWPF in pointing mode.
Keywords: Spacecraft attitude control, Pulse-Width Pulse-Frequency Modulator, Stablization, Pointing Modes -
در این تحقیق، محدوده مجاز پارامترهای مدولاتور پهنا و فرکانس پالس در آنالیز استاتیکی به صورت تحلیلی استخراج شده است. بدین منظور، مطالعه پارامتری جامعی بر مبنای دو معیار عملکرد مصرف سوخت و تعداد دفعات روشن شدن عملگر تراستر صورت پذیرفته ومحدوده مجاز پارامترهای بی بعد با روابط ریاضی و به صورت نمودارهای بی بعد ارائه شده است. همچنین، روابط تحلیلی دقیق محاسبه دو معیار عملکرد مصرف سوخت و تعداد دفعات روشن شدن عملگر تراستر برای یک کلاس از مدولاتورها با فرض ورودی ثابت بدست آمده است. مزیت تحلیل حاضر، علاوه بر بی بعد بودن پارامترها، استخراج محدوده پارامترها بر حسب یکدیگر است. این کار، محدوده پارامترها را به صورت دقیق تر از روش تعیین محدوده هر پارامتر با نامساوی نتیجه می دهد. همچنین، در صورت مشخص بودن مقدار حداقل عرض پالس (با فرکانس کاری مدولاتور و ثابت زمانی دینامیک تراستر)، انتخاب محدوده پارامترها محدودتر خواهد شد که در این خصوص نمودارها و روابط مفیدی برمبنای حداکثر ممکن تعداد دفعات روشن شدن تراستر ارائه شده است.کلید واژگان: کنترل وضعیت ماهواره، عملگرهای دو وضعیتی، مدولاتور پهنا و فرکانس پالس، مدولاتور نرخ کاذب، آنالیز استاتیکStatic Analysis of Pulse-Width Pulse-Frequency Modulator Based on Analytical and Numerical SolutionsIn this study, the preferred regions of Pulse-Width Pulse-Frequency Modulator (PWPFM) are obtained analytically for the static analysis. For this purpose, a comprehensive parametric study is carried out based on the two performance indices of fuel consumption and the number of thruster firings. The preferred regions are presented by normalized relations and curves. Moreover, the exact analytical solutions of the two performance indices are obtained for a class of modulators with the assumption of constant inputs. The advantages of the present study are non dimensional analysis and obtaining the preferred regions in terms of each others, resulting in more accurate regions as opposed to inequality relations using constant values for a specified input signal. In addition, in the case of specified minimum pulse width (having the update frequency and thruster time constant), determining the preferred regions becomes more limited. In this regard, useful relations and curves based on the maximum possible value for the number of the thruster firings are derived and presented.Keywords: Satellite attitude control, On-off thrusters, Pulse-Width Pulse-Frequency Modulator, Pseudo-rate modulator, Static analysis
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.