İletişimISSN:e-ISSN: 2980-0064
Yazar GirişiHakem GirişiYeni Üyelik
TürkçeEnglish
AnasayfaAmaç ve KapsamHAKKINDAYAZARLAR İÇİN REHBERMakale GönderSon SayıArşivİletişim

Tepki Tekerlekli Doğrusal Olmayan Uzay Aracı Modeli için PID Tasarımı

Seda Nur Çakıcı,NUR SENA KOCAKILIÇ,AMİNE EL ARUK,MUHAMMET ÖZTÜRK

  • Seda Nur Çakıcı: Necmettin Erbakan UNİVERSİTESİ
  • NUR SENA KOCAKILIÇ: NECMETTİN ERBAKAN ÜNİVERSİTESİ
  • AMİNE EL ARUK: NECMETTİN ERBAKAN ÜNİVERSİTESİ
  • MUHAMMET ÖZTÜRK: NECMETTİN ERBAKAN ÜNİVERSİTESİ
  •  Yıl : 2025
  •  Cilt : 4
  •  Sayı : 1
  •  Sayfa : 116-130
Uzay aracının, özellikle uyduların yön kontrolü, görevin başarısını sağlamak için en kritik faktörlerden biridir. Uydular, yönlü antenlere sahip iletişim uyduları veya enerji verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için hassas güneş paneli hizalamasına bağlı olanlar gibi operasyonel hedefleri nedeniyle uzayda sabit bir yönelimini korumak zorundadır. Uyduyu uzayda önceden belirlenmiş bir konumda sabit tutmak çok önemlidir. Bu sabit yönelimi korumak ve herhangi bir bozulmayı düzeltmek için yönelim kontrol sistemleri kullanılır. Bu tür sistemlerin dinamiği Newton'un İkinci Yasası kullanılarak tanımlanabilir ve bu da x, y ve z eksenleri etrafındaki hareket için bir dizi doğrusal olmayan denklemle sonuçlanır. Doğrusal olmamaları nedeniyle, bu denklemler transfer fonksiyonlarına dayalı klasik kontrol yöntemleri kullanılarak doğrudan analiz edilemez. PID (Oransal – İntegral - Türev) kontrolcüleri kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılır, ancak katsayılarının uygun şekilde ayarlanması gerekir. Reaksiyon tekerlekleri aracılığıyla uydu kontrolü için uygun bir PID katsayıları kümesi elde etmek için, doğrusal olmayan sistemin önce çalışma noktasına yakın bir değer etrafında doğrusal hale getirilmesi gerekir. Bu durum, doğrusal yaklaşımın istenen yönelim yakınındaki sistem dinamiklerini doğru bir şekilde temsil etmesini sağlar. Bu çalışma, reaksiyon tekerlekleri ve doğrusal hale getirilmiş sistem modeli kullanarak uydular için optimal PID tabanlı bir yönelim kontrol sistemi geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bunun için, PID katsayıları doğrusal hale getirilmiş sistemden hesaplanarak orjinal doğrusal olmayan modele uygulanır. Bu hesaplama için önceden elde edilen doğrusal model ve eyleyici modelleri kullanılmaktadır. İstenen oturma zamanı ve aşım değerleri göz önünde buludurularak PID katsayıları hesaplanmaktadır. Hesaplanan PID değerleriyle çalıştırılan simülasyonlar, kontrolcünün düşük aşım ve minimum hata ile kararlı bir performans elde ettiğini göstermektedir. Sonuçlar, bu yöntemin verimli uzay aracı yönelim kontrolü için etkinliğini doğrulamaktadır.
Atıf yapmak için : Çakıcı, S. N., Kocakılıç, N. S., El Aruk, A. & Öztürk, M. (2025). PID design for nonlinear spacecraft model with reaction wheels. Aerospace Research Letters (ASREL), 4(1), 116-130. https://doi.org/10.56753/ASREL.2025.1.8

Çıkar İlişkisi : Hayir

Bu makale CC BY-NC 4.0 lisansı ile yayımlanmıştır.
Asrel Aerospace Research Letters
2025, Cilt4, Sayı1
E-ISSN: 2980-0064
Geliş Tarihi : , Kabul Tarihi : , Yayın Tarihi :

Kaynakça

  1. Borase, R. P., Maghade, D. K., Sondkar, S. Y., & Pawar, S. N. (2021). A review of PID control, tuning methods and applications. International Journal of Dynamics and Control, 9, 818-827.
  2. Calvo, D., Avilés, T., Lapuerta, V., & Laverón-Simavilla, A. (2016). Fuzzy attitude control for a nanosatellite in low Earth orbit. Expert Systems with Applications, 58, 102-118.
  3. Chen, W., & Hu, Q. (2022). Sliding-mode-based attitude tracking control of spacecraft under reaction wheel uncertainties. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, 10(6), 1475-1487.
  4. Crowe, J., Chen, G. R., Ferdous, R., Greenwood, D. R., Grimble, M. J., Huang, H. P., ... & Zhang, Y. (2005). PID control: new identification and design methods. Springer-Verlag London Limited.
  5. Curtis, H. D. (2019). Orbital mechanics for engineering students. Butterworth-Heinemann.
  6. Daw, M. S., Zayed, A. S., Allafi, N. I., & Husain, R. A. (2017). Genetic algorithm based PID controller for attitude control of geostationary satellite. In International Conference & Exhibition for Geospatial Technologies–Libya GeoTec (Vol. 2, pp. 318-330).
  7. De Angelis, E. L., Giulietti, F., De Ruiter, A. H., & Avanzini, G. (2016). Spacecraft attitude control using magnetic and mechanical actuation. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 39(3), 564-573.
  8. Fulcher, R. (1969). A brushless dc torquer-driven reaction wheel for spacecraft attitude control. National Aeronautics and Space Administration.
  9. He, T., & Wu, Z. (2021). Iterative learning disturbance observer based attitude stabilization of flexible spacecraft subject to complex disturbances and measurement noises. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, 8(9), 1576-1587.
  10. Köprücü, S., & Öztürk, M. (2024). Comparison of PID coefficients determination methods for aircraft pitch angle control. Aerospace Research Letters (ASREL), 3(1), 15-26.
  11. Kuznetsov, N. V., Andrievsky, B., Kudryashova, E. V., & Kuznetsova, O. A. (2022). Stability and hidden oscillations analysis of the spacecraft attitude control system using reaction wheels. Aerospace Science and Technology, 131, 107973.
  12. Mohammed, L., & Ahmed, M. M. (2014). Spacecraft pitch pid controller tunning using Ziegler Nichols method. IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering, 9(6), 62-67.
  13. Moldabekov, M., Sukhenko, A., Orazaly, Y., & Aden, A. (2023). Dynamics Analysis of a Nonlinear Satellite Attitude Control System Using an Exact Linear Model. Mathematics, 11(12), 2614.
  14. Prajapat, P., & Mandloi, A. (2014). Performance Analysis of Fuzzy PID Controller Response. International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering.3(9), 12208-12216.
  15. Shan, Y., Xia, L., & Li, S. (2022). Design and simulation of satellite attitude control algorithm based on PID. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 2355, No. 1, p. 012035). IOP Publishing.
  16. Zhou, B. (2019). On stability and stabilization of the linearized spacecraft attitude control system with bounded inputs. Automatica, 105, 448-452.