Investigação da fusão da técnica de controle fuzzy e/ou sdre/h∞ visando projetar um controlador robusto para um satélite rígido-flexível

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Severino Pinto dos Santos
• Orientador(a): Luiz Carlos Gadelha de Souza
• Banca de defesa: Hans-Ulrich Pilchowski, Nilton Itiro Morimoto, Valdir Gil Pillat
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Mecânica Espacial e Controle
• País: BR
• Resumo em Inglês: Referring to the literature concerning on control systems, it can be seen un increasing number of control designs using robust control techniques, among which stands out techniques LQR (linear quadratic control), H$_{INFINITY}$ and SDRE (state-dependent Ricatti equation). The use of these techniques in the aerospace area is increasing, mainly to control satellites and spatial base.The robust control designs using the LQR techniques, SDRE and H$_{INFINITY}$ currently have the disadvantage that is the laborious determination by trial of the weighting matrices of these techniques, and the Q and R matrices for the LQR and SDRE techniques and W$_{S}$ matrices and W$_{C}$ for H$_{INFINITY}$ technique. This paper proposes minimize the inconvenience cited above, investigating and designing multivariable controllers for control and stabilization of satellites attitude, using the fusion of \emph{Fuzzy} control techniques and / or genetic algorithms with the LQR control techniques, and SDRE H$_{INFINITY}$. Initially revisions are made of a rigid satellite model, represented by the satellite simulator built by INPE (National Institute for Space Research) and a rigid-flexible satellite model, represented by SRV2 device, provided by Quanser$^{®}$, consisting of a cube in which is embedded a flexible stem. Then, using \emph{Fuzzy} control technique, one obtains automatically a constant matrix Q for the LQR and SDRE controllers. The R matrix is maintained as a unitary diagonal matrix (R=1) Finally, using the techniques of genetic algorithms, determine the sensitivity and complementary sensitivity weighting matrices, respectively W$_{S}$ and W$_{C}$, for H$_{INFINITY}$ controller for a rigid-flexible system.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/04.29.19.28

Consultando-se a literatura sobre controle de sistemas, constata-se o número sempre crescente de projetos de controle usando as técnicas de controle robusto, dentre as quais se destacam as técnicas LQR (controle linear quadrático), H$_{INFINITO}$. e SDRE (equação de Ricatti dependente do estado). O emprego destas técnicas na área aeroespacial é cada vez maior, principalmente para controle de satélites e plataformas espaciais. Os projetos de controle robusto usando as técnicas LQR, SDRE e H$_{INFINITO}$, atualmente, apresentam o inconveniente que consiste na trabalhosa determinação por tentativa das matrizes de ponderação destas técnicas, sendo estas matrizes: Q e R para as técnicas LQR e SDRE e as matrizes W$_{S}$ e W$_{C}$ para a técnica H$_{INFINITO}$. Este trabalho propõe minimizar o inconveniente citado acima, investigando e projetando controladores multivariáveis para o controle e estabilização de atitude satélites, usando a fusão das técnicas de controle \emph{Fuzzy} e/ou algoritmos genéticos com as técnicas de controle LQR, SDRE e H$_{INFINITO}$. Inicialmente são feitas revisões de um modelo de satélite rígido, representado pelo simulador de satélite construído pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e de um modelo de satélite rígido-flexível, representado pelo dispositivo SRV2, fornecido pela Quanser$^{®}$, que consiste de um cubo no qual está engastada uma haste flexível. Em seguida, usando a técnica de controle \emph{Fuzzy}, obtêm-se de forma automática a matriz Q constante, para os controladores LQR e SDRE, a matriz R é mantida como uma matriz diagonal unitária. Finalmente, usando as técnicas de algoritmos genéticos, são determinadas as matrizes de ponderação de sensibilidade e de sensibilidade complementar, respectivamente W$_{S}$ e W$_{C}$, de um controlador H$_{INFINITO}$ sobre o sistema rígido-flexível.