可變結構可靠度控制策略應用於衛星姿態控制之研究

Abstract

近年來，由於大規模或高複雜度的系統，如太空機具、核能設備及工業系統等， 對於穩定度的要求越來越嚴苛，相關的可靠度控制議題也因此益形重要。特別是遠 在太空的衛星系統，由於回收維修不易且回收所需耗費的成本極高，因此，其對可 靠度的要求也格外受到重視。在本研究計畫裡，我們將藉由發展錯誤偵測與診斷技 術及設計適當可靠的控制器來提升衛星系統姿態控制之可靠度。可靠度控制器的設 計將利用可變結構控制理論來進行。採用可變結構理論的原因在於此方法具有反應 快速及對系統之不確定性和外界干擾具有極佳的抑制性能。本計畫將探討下列研究 項目：  建立具有控制輸入冗餘之衛星姿態控制模式  針對所建立的衛星姿態控制模式設計被動式可靠度控制法則。  針對所建立的衛星姿態控制模式發展控制系統致動器線上即時錯誤偵測與診斷 之機制。  發展結合錯誤偵測與診斷結果之主動式可靠度控制策略以達到能使系統在發生 不正常狀況時達到最適切的性能表現。  針對所建立的衛星姿態控制模式建構LQR 或H之最佳化可靠度控制策略  經由泰勒展開公式建立求解LQR 或H 最佳可靠度控制策略所需面對的 Hamilton-Jacobi equation 之遞迴數值解法。  比較系統在一般（非可靠度）設計與上述三種可靠度控制策略之閉迴路控制系 統在致動器正常及異常下之性能表現。  針對上述議題考慮系統具有模式誤差或外界干擾之可靠度性能表現