کنترل بهینة یک فضاپیمایالاستیک در انجام مأموریت مجاورتی با استفاده از روش معادلة ریکاتی وابسته به حالت

نویسندگان

1 دانشکدة مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

چکیده

این مقاله، به طراحی کنترلر مناسب برای فضاپیمایی با سازة الاستیک‌، در انجام مأموریت‌های مجاورتی اختصاص دارد‌. هدف آن است که فضاپیمای تعقیب‌کننده‌، خود را به فاصلة نسبی مشخصی از هدف برساند و سپس در شرایطی که وضعیت آنها با یکدیگر هماهنگ باشد‌، درگاه ارتباطی خود را بر درگاه ارتباطی هدف منطبق سازد‌. اجرای فرآیند ذکر شده اغلب مستلزم مانورهای بزرگ‌، سریع و دقیق موقعیت و وضعیت است که ارتعاشات بخش‌های انعطاف‌پذیر فضاپیما را نیز به‌همراه خواهد داشت‌. همچنین وجود عواملی چون اغتشاش خارجی‌، اشباع عملگر و عدم‌قطعیت در مدل استفاده شده بر چالش‌های پیش رو در راه تحقق این ایده می‌افزاید‌. در چنین شرایطی، بهره‌گیری از یک راهبرد کنترلی غیرخطی و کارا‌، برای انجام موفق سناریوی درنظر گرفته شده ضروری است‌. برای این منظور در این مقاله‌، از روشی در کنترل غیرخطی بهینه با عنوان معادلة ریکاتی وابسته به حالت () استفاده خواهد شد‌. فرمول‌بندی و تنظیم ساده در عین برخورداری از کارایی مناسب و مقاومت قابل‌قبول، از جمله مزایای این شیوه در کنترل همزمان موقعیت‌، وضعیت و حرکات الاستیک سازة فضاپیما در انجام مأموریت‌های مجاورتی است‌. شبیه‌سازی‌های 6 درجه آزادی انجام‌شده عملکرد مطلوب کنترلر را در حضور انعطاف‌پذیری سازه‌، عدم‌قطعیت‌های پارامتریک‌، نامعینی و اشباع ورودی کنترلی و اغتشاشات خارجی اثبات می‌کند‌.    

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimal Control of a Flexible Spacecraft in a Proximity Operation Using State Dependent Riccati Equation

نویسندگان [English]

  • .M .R Mortazavi 1
  • .A .R Alikhani 2
چکیده [English]

اين مقاله، به طراحی کنترلر مناسب برای فضاپيمایی با سازة الاستيک‌، در انØ‌ام مأموريت‌های مØ‌اورتی اختصاص دارد‌. هدف آن است که فضاپيمای تعقيب‌کننده‌، خود را به فاصلة نسبی مشخصی از هدف برساند و سپس در شرايطی که وضعيت آنها با يکديگر هماهنگ باشد‌، درگاه ارتباطی خود را بر درگاه ارتباطی هدف منطبق سازد‌. اØ‌رای فرآيند ذکر شده اغلب مستلزم مانورهای بزرگ‌، سريع و دقيق موقعيت و وضعيت است که ارتعاشات بخش‌های انعطاف‌پذير فضاپيما را نيز به‌همراه خواهد داشت‌. همچنين وØ‌ود عواملی چون اغتشاش خارØ‌ی‌، اشباع عملگر و عدم‌قطعيت در مدل استفاده شده بر چالش‌های پيش رو در راه تحقق اين ايده می‌افزايد‌. در چنين شرايطی، بهره‌گيری از يک راهبرد کنترلی غيرخطی و کارا‌، برای انØ‌ام موفق سناريوی درنظر گرفته شده ضروری است‌. برای اين منظور در اين مقاله‌، از روشی در کنترل غيرخطی بهينه با عنوان معادلة ريکاتی وابسته به حالت () استفاده خواهد شد‌. فرمول‌بندی و تنظيم ساده در عين برخورداری از کارايی مناسب و مقاومت قابل‌قبول، از Ø‌مله مزايای اين شيوه در کنترل همزمان موقعيت‌، وضعيت و حرکات الاستيک سازة فضاپيما در انØ‌ام مأموريت‌های مØ‌اورتی است‌. شبيه‌سازي‌های 6 درØ‌ه آزادی انØ‌ام‌شده عملکرد مطلوب کنترلر را در حضور انعطاف‌پذيری سازه‌، عدم‌قطعيت‌های پارامتريک‌، نامعينی و اشباع ورودی کنترلی و اغتشاشات خارØ‌ی اثبات می‌کند‌.    

کلیدواژه‌ها [English]

  • فضاپیما‌
  • سازة انعطاف‌پذیر‌‌
  • مأموریت مجاورتی‌
  • کنترل غیرخطی‌
  • کنترل بهینه‌
  • معادلة ریکاتی وابسته به حالت‌‌
  • عدم‌قطعیت‌
  • اغتشاش‌‌‌
  • اشباع عملگر