Nonlinear control approaches for an underactuated control moment gyroscope. (2020)
- Authors:
- Autor USP: TORIUMI, FABIO YUKIO - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PTC
- Subjects: CONTROLE (TEORIA DE SISTEMAS E CONTROLE); SISTEMAS DINÂMICOS; MODELOS NÃO LINEARES
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Giroscópios de controle de momento (ou do inglês, control moment gyroscope - CMG) são amplamente utilizados como atuadores em algumas aplicações importantes, como o controle de atitude de veículos espaciais e de satélites, devido às suas características interessantes e vantajosas, como seu eficiente e alto torque de saída. Motivado por isso, nós exploramos aqui uma unidade CMG, modelo 750, da Educational Control Products (ECP), que é um sistema complexo e versátil capaz de operar em ambas configurações single-input/single-output (SISO) e multiple-input/multiple-output (MIMO). Essa planta eletromecânica sub-atuada apresenta uma dinâmica não linear altamente acoplada com uma operação de amplo alcance, impondo desafios adicionais ao projeto de controle, de vido ao fato das saídas a serem controladas serem os estados não atuados do sistema e a tarefa de seguimento de trajetória ser variante no tempo. Para lidar com esses desafios, três técnicas de controle não linear, a realimentação linearizante (feedback linearization - FL), os modos deslizantes (sliding-mode - SM) e o baseado em passividade (passivity based - PB), são propostos para melhorar o desempenho da tarefa de seguimento de trajetória do CMG da ECP e aumentar o seu alcance de operação. Visto que as técnicas de controle não linear são criticamente dependentes do modelo do sistema, o processo de modelagem do CMG, baseado no método de Gibbs-Appell e nas equações dinâmicas de Kane é primeiramente desenvolvido, depois seu modelo não linear ´e explicitamente apresentado e usado para ambos os projetos dos controladores e as simulações numéricas. Em seguida, a aplicação das três técnicas de controle não linear à tarefa de seguimento de trajetória de uma classe de sistemas totalmente atuados é brevemente apresentada, seguido dos problemas específicosinerentes à sub-atuação do CMG. Para lidar com este problema, os torques reativos intrínsecos do CMG são empregados nos projetos dos três controladores. Resultados de simulações e experimentos são considerados para validar a eficácia dos controladores e os resultados finais são comparados entre si para uma discussão geral, onde os índices de erro absoluto máximo (maximum absolute error - MAE) e de integral do erro absoluto (integral absolute error - IAE) são apresentados para colaborar com a análise de desempenho.
- Imprenta:
- Data da defesa: 11.11.2020
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ABNT
TORIUMI, Fabio Yukio. Nonlinear control approaches for an underactuated control moment gyroscope. 2020. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-08032021-084023/. Acesso em: 24 abr. 2024. -
APA
Toriumi, F. Y. (2020). Nonlinear control approaches for an underactuated control moment gyroscope. (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-08032021-084023/ -
NLM
Toriumi FY. Nonlinear control approaches for an underactuated control moment gyroscope. [Internet]. 2020 ;[citado 2024 abr. 24 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-08032021-084023/ -
Vancouver
Toriumi FY. Nonlinear control approaches for an underactuated control moment gyroscope. [Internet]. 2020 ;[citado 2024 abr. 24 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-08032021-084023/
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