Co Design Mécanique/ Contrôle d Attitude d un Satellite Flexible avec Commande Robuste Structurée

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Alphonse Pagé
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Etude supervisé par: Jose Alvaro PEREZ GONZALEZ

1 Co Design Mécanique/ Contrôle d Attitude d un Satellite Flexible avec Commande Robuste Structurée Etude supervisé par: Jose Alvaro PEREZ GONZALEZ Doctorant à ONERA DCSD Christelle PITTET Thomas LOQUEN Daniel ALAZARD

2 Plan Besoin du Co Design Attitude/Structure de la Structure Méthode de Co Design Satellite Flexible 2

3 Introduction Tendance structurelle actuelle: Masse + Large 50 ans 3

4 Introduction Problème: Introduction Plus de modes flexibles basse fréquence Bande passante du contrôleur: excitation modes souples OGO III, 1966: Interaction Contrôle/Booms Roues de réaction surexcités 4

5 Introduction Pris en compte de la flexibilité: Control Structure Interaction (CSI), NASA Mais Structure Contrôle? 5

6 Introduction Autre discipline est née: Control Structure Integrated Design (CSID), 1990s. Structure CSID Contrôle 6

7 Introduction Inconvénients de CSID: Méthodes restrictives, difficilement adaptables Pas de méthode générale pour modéliser Pas d outils «grand public» 7

8 Introduction Approche CSID avec des outils Commande Robuste Structurée: Moins restrictive Modélisation Généraliste Outils Matlab RCT 8

9 Besoins: Introduction Modélisation: satellite flexible avec lft, simple, paramétrable, enchaînable. Contrôle/Optimisation: H structurée /Systune 9

10 Modélisation Notre méthode: assemblage de satellite flexible multi-corps 10

11 Modélisation Chaque Substructure/Appendice: Modèle d états à partir de MEF Paramétrable Facile à interconnecter Accéleration reçue/ transmise Efforts transmis/ reçus 11

12 Modélisation A l intérieur des modèles: Equations de 2 nd ordre avec CMS (Component Modes Synthesis) Dynamique rigide et flexible 12

13 Paramétrable: Modélisation Obtention du bloc Δ, paramètres à optimiser de chaque substructure Influence de la variation des paramètres sur la dynamique 13

14 Donc: Modélisation Modélisation Structurelle «Automaticien» Parametrisation pour CSID Facile et intuitive: positionnement des actionneurs/senseurs, localisation des substructures 14

15 Co-Design Notre Approche: Δ reflet l influence des variations paramétriques sur la dynamique Incertitudes: Analyse Robustesse Paramètres de synthèse: Optimisation 15

16 Co-Design La «variabilité» peut être optimisée: 16

17 Co-Design Variations considérées comme un contrôleur à optimiser: Contrôleur Augmenté K(s) K(s) = C(s) 0 0 Δ i Contrôleur Structuré à optimiser 17

18 Co-Design Synthèse multimodèle H structurée avec contraintes: 18

19 Introduction Conditions: Co-Design min T wδ z k sous: min T wc z C k T w z γ lim 19

20 Exemple Satellite Flexible Application Satellite Flexible: Corps principal rigide Deux mâts flexibles attachés Objectifs: minimiser la masse avec la même performance de contrôle 20

21 Exemple Satellite Flexible Modélisation: Éléments variables: largeur, longueur, hauteur Obtention des matrices de masse et raideur 21

22 Exemple Satellite Flexible Optimisation avec Systune Minimiser la masse totale Maximiser masse au bout Maximiser longueur Garder performance de pointage Robustesse Soft Hard 22

23 Exemple Satellite Flexible Profil de l appendice: Opt 23

24 Exemple Satellite Flexible Profil de masse de l appendice: 24

25 Exemple Satellite Flexible Réponse échelon: Opt 25

26 Exemple Satellite Flexible Même performance avec structure optimisé pour la mission: 26

27 Exemple Satellite Flexible Résumé Avantages: Même contrôle, structure optimisé. Synthèse Multimodèle Résumé Inconvénients: Bloc Δ de grande taille (800x800) 27

28 Résultats : Conclusion 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 28

29 Questions? 29

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