This paper describes dynamic analysis and attitude control of a large spacecraft with flexible appendages in gravitational field. The effect of attitude control and vibration control of flexible appendages in gravitational field has been clarified. We demonstrate some simulations in gravitational field for some cases, and suggest the effects of gravitational torque, parameters of flexible appendages, attitude control and vibration control of flexible appendages.
The principal idea of vibration isolation is to filter out the response of the system over the corner frequency. The isolation objectives are to transmit the attitude control torque within the bandwidth of the attitude control system and to filter all the high frequency components coming from vibration equipment above the bandwidth. However, when a reaction wheels or control momentum gyros control spacecraft attitude, vibration inevitably occurs and degrades the performance of sensitive devices. Therefore, vibration should be controlled or isolated for missions such as Earth observing, broadcasting and telecommunication between antenna and ground stations. For space applications, technicians designing controller have to consider a periodic vibration and disturbance to ensure system performance and robustness completing various missions. In general, past research isolating vibration commonly used 6 degree order freedom isolators such as Stewart and Mallock platforms. In this study, the vibration isolation device has 3 degree order freedom, one translational and two rotational motions. The origin of the coordinate is located at the center-of-gravity of the upper plane. In this paper, adaptive notch filter finds the disturbance frequency and the reference signal in filtered-x least mean square is generated by the notch frequency. The design parameters of the notch filter are updated continuously using recursive least square algorithm. Therefore, the adaptive filtered-x least mean square algorithm is applied to the vibration suppressing experiment without reference sensor. This paper shows the experimental results of an active vibration control using an adaptive filtered-x least mean squares algorithm.
Yadegari, Hamed;Khouane, Boulanouar;Yukai, Zhu;Chao, Han
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.5
no.4
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pp.459-475
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2018
In the field of aerospace engineering, accurate control of a spacecraft's orientation is often very important to mission success. Therefore, attitude control is a technically plentiful and extensively studied subject in controls literature during recent decades. This investigation of spacecraft attitude control is assumed to address two important aspects of the problem solutions. One sliding mode anti-disturbance control for utilization of faulty actuator components and another one disturbance observer based control to improve the pointing accuracy in the absence of anti-vibration equipment for the elastic appendages like a solar panel. Simultaneous occurrence of vibration due to flexible appendages and reaction degradation due to failure in attitude actuators complicates this case. The advantage of this method is acquisition proper control by the combination of disturbance observer and sliding mode compensation that form a fault tolerant control for the concerned satellite attitude control system. Furthermore, the proposed composite method indicates that occurrence the failure in actuators and even elastic solar panel vibration effect may be handled directly without reconfiguring the control components or providing piezoelectric devices. It's noteworthy, attitude quaternion and angular velocity commands are robustly tracked via controllers to become inclined to zero.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.16
no.4
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pp.590-601
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2015
This paper gives an overview of research on the field of structure vibration-attitude coordinated control of spacecraft. First of all, the importance of the technology has been given an introduction, and then later the research progress of space structure dynamics modeling, research progress of structure vibration-attitude coordinated control of flexible spacecraft have been discussed respectively. Finally, future research on application of structure vibration-attitude coordinated control of spacecraft has been recommended.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1996.10a
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pp.182-186
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1996
Control of flexible spacecraft is investigated. GA(Genetic Algorithm) based Fuzzy Logic Controller is designed to implement for the attitude control of flexible satellite. The results obtained by employing GA based FLC are compared with those by FLC. It shows much shorter settling time and smaller tip mass oscillation.
In this paper, we propose a advanced attitude PID controller and sensor fusion method robust to the vibration of the quadcopter unmanned air vehicle using four BLDC motors. When the gyro sensor and acceleration sensor are fused, a complementary filter is designed to ignore the vibrations generated by the motors and to complement the drawbacks. As a result, we obtain accurate results than using each sensor. Also, it is possible to obtain a low delay results in robust to vibration than the low-pass filter or moving average filter, which is generally used for quadcopter. And we improved D controller, which have being used for attitude control of quadcopter, to quadcopter using gyro sensor. it was confirmed that the attitude is stabilized and error is reduced By using gyro sensor output instead of variation of estimated angle in D control.
Reduction of number of actuators for independent modal space control In this paper, a new modified independent modal space control (IMSC), which relaxes the fundamental hardware limitation of IMSC, is suggested to handle the vibration and attitude control problem for flexible large structures. This method has adapted a new switching algorithm between controlled modes and a novel design technique for modal control force. The main advantage of this method is to minimize the discontinuity of the modal control forces and to assure the asymptotic stability of the closed-loop systems. This process is shown to be simple and efficient in a realistic example of vibration control of a cantiloever beam. It has been found that the modified IMSC suggested in this paper, which can reduce the number of actuators, is highly excellent compared to other previous methods in terms of the performance and stability of the vibration control systems.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1996.10a
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pp.166-174
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1996
In this paper, a new modified independent modal space control(IMSC), which relaxes the fundamental hardware limitation of IMSC, is suggested to handle the vibration and attitude control problem for flexible large structures. This method has adapted a new switching algorithm between controlled modes and a novel design technique for modal control force. The main advantage of this method is to minimize the discontinuity of the modal control forces and to assure the asymptotic stability of the closed-loop systems. This process is shown to be simple and efficient in a realistic example of vibration control of a cantilever beam. It has been found that the modified IMSC suggested in this paper, which can reduce the number of actuators, is highly excellent compared to other previous methods in terms of the performance and stability of the vibration control systems.
Kim, Dae-Kwan;Yoon, Hyung-Joo;Kim, Yong-Bok;Kang, Woo-Yong;Choi, Hong-Taek
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2012.10a
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pp.183-187
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2012
In the present study, a feasibility study on an innovative satellite attitude control actuator is performed. The actuator is specially designed to generate the reaction torque in an arbitrary axis, so that a satellite attitude can be controlled by using itself. It consists of a spherical flywheel and electromagnets for levitation and rotation control of the ball. As the earlier study, a rotating performance test on the spherical actuator is conducted in a single rotating axis and vertical levitation condition. From the test results, it can be confirmed that the maximum speed and torque of the innovative device are 7,200rpm and 0.7Nm, respectively. Using torque-voltage characteristics of the spherical motor, an open-loop control (V/f constant control) is performed, and the test results show excellent control performance in acceleration and deceleration phases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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