d’Attitude d’un Satellite Flexible avec Commande Robuste ...
Transcript of d’Attitude d’un Satellite Flexible avec Commande Robuste ...
Co – Design Mécanique/ Contrôle d’Attitude d’un Satellite Flexible
avec
Commande Robuste Structurée
Jose Alvaro PEREZ GONZALEZ
Doctorant à ONERA DCSD
Etude supervisé par:
Christelle PITTET Thomas LOQUEN Daniel ALAZARD
Plan
Besoin du Co – Design
Attitude/Structure
Modélisation de la Structure
Méthode de Co – Design
Exemple Satellite Flexible
Avril 2015, GT MOSAR 2
Introduction
Tendance structurelle actuelle:
– Masse
+ Large
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Avril 2015, GT MOSAR
50 ans
Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Introduction
Problème:
–Plus de modes flexibles basse
fréquence
–Bande passante du contrôleur:
excitation modes souples
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
OGO III, 1966:
Interaction
Contrôle/Booms
Roues de réaction
surexcités
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Introduction
Pris en compte de la flexibilité:
– Control Structure Interaction (CSI),
NASA 1986.
Mais…
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Structure
Contrôle
?
Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Introduction
Autre discipline est née:
– Control Structure Integrated Design
(CSID), 1990s.
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Structure
Contrôle
CSID
Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Introduction
Inconvénients de CSID:
–Méthodes restrictives,
difficilement adaptables
–Pas de méthode générale pour
modéliser
–Pas d’outils « grand public»
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Introduction
Approche CSID avec des outils
Commande Robuste Structurée:
–Moins restrictive
–Modélisation Généraliste
–Outils Matlab RCT
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Introduction
Besoins:
–Modélisation: satellite flexible
avec lft, simple, paramétrable,
enchaînable.
–Contrôle/Optimisation: H∞
structurée /Systune
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Modélisation
Notre méthode: assemblage de
satellite flexible multi-corps
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Modélisation
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Chaque Substructure/Appendice:
–Modèle d’états à partir de MEF
–Paramétrable
– Facile à interconnecter
Accéleration
reçue/ transmise
Efforts
transmis/ reçus
Modélisation
A l’ intérieur des modèles:
–Equations de 2nd ordre avec
CMS (Component Modes Synthesis)
–Dynamique rigide et flexible
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Modélisation
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Paramétrable:
–Obtention du bloc Δ, paramètres à
optimiser de chaque substructure
– Influence de la variation des
paramètres sur la dynamique
Modélisation
Donc:
–Modélisation Structurelle
« Automaticien »
–Parametrisation pour CSID
–Facile et intuitive: positionnement
des actionneurs/senseurs, localisation des
substructures…
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Co-Design
Notre Approche:
–Δ reflet l’ influence des
variations paramétriques sur la
dynamique
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Analyse
Robustesse
Incertitudes:
Paramètres de
synthèse:
Optimisation
Co-Design
La « variabilité » peut être
optimisée:
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Co-Design
Variations considérées comme un
contrôleur à optimiser:
– Contrôleur Augmenté K(s)
𝐾(𝑠) =𝐶(𝑠) 0
0 Δ𝑖
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Modélisation
Co – Design
Exemple
Contrôleur Structuré à optimiser
Co-Design
Synthèse multimodèle H∞
structurée avec contraintes:
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Co-Design
Conditions:
𝒎𝒊𝒏 𝑻𝒘Δ→𝒛∆ ∞
𝒎𝒊𝒏 𝑻𝒘𝑪→𝒛𝑪 ∞
sous:
𝑻𝒘→𝒛 ∞ ≤ γ𝒍𝒊𝒎
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
𝐤
𝐤
Exemple Satellite Flexible
Application Satellite Flexible:
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Corps principal rigide
Deux mâts flexibles attachés
Objectifs: minimiser la masse avec la même
performance de contrôle
Exemple Satellite Flexible
Modélisation:
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Éléments variables: largeur, longueur, hauteur
Obtention des matrices de masse et
raideur
Exemple Satellite Flexible
Optimisation avec Systune
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Minimiser la masse totale
Maximiser masse au bout
Maximiser longueur
Garder performance de pointage
Robustesse
Soft
Hard
Exemple Satellite Flexible
Profil de l’appendice:
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Modélisation
Co – Design
Exemple
Opt
Exemple Satellite Flexible
Profil de masse de l’appendice:
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Exemple Satellite Flexible
Réponse échelon:
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Opt
Exemple Satellite Flexible
Même performance avec structure
optimisé pour la mission:
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Modélisation
Co – Design
Exemple
Exemple Satellite Flexible
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Introduction
Modélisation
Co – Design
Exemple
Résumé Avantages:
–Même contrôle, structure
optimisé.
–Synthèse Multimodèle
Résumé Inconvénients:
–Bloc Δ de grande taille (800x800)
Conclusion
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Résultats :
– CSID possible avec H∞ structuré ou
systune.
– Approche plus général et accessible
– Modèles de substructures
préconçus pour CSID
Perspectives :
– Relaxer approche structurelle pour
étudier colocation
actionneurs/senseurs.
– Cas 3D
Questions?
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