هدایت و کنترل فضاپیما در فازبازگشت با عدم قطعیت در مدل دینامیکی

نویسندگان

پژوهشگاه هوافضا ، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

چکیده

از موضوعات مهمی که در رابطه با طراحی کنترلر در فاز بازگشت به جو مطرح است عدم قطعیت­های مربوط به محیط و تغییرات سریع اتمسفر بر حسب ارتفاع و عدم قطعیت­های مربوط به محموله از جمله ضرایب آیرودینامیکی، جرم، ممان­های اینرسی و . . . است. از دیگر موضوعات چالشی در کنترل محموله­های بازگشتی، بررسی و طراحی یکپارچه­ قانون هدایت و کنترل در فاز بازگشت است. زیرا در محموله­های واقعی ورودی کنترلی یک پروفایل از پیش تعریف شده بر حسب سرعت یا ارتفاع نبوده بلکه از یک سیستم هدایت که در طول مسیر بازگشت به تولید فرامین کنترلی می­پردازد استفاده می­شود. در این مقاله، به طراحی یک کنترلر تطبیقی به منظور غلبه بر عدم قطعیت­های موجود پرداخته و از زاویه غلت به عنوان متغیر کنترل مسیر استفاده می­کند. از دیگر اهداف این مقاله، طراحی و پیاده­سازی یک طرح هدایتی یکپارچه با کنترلر طراحی شده و اثبات عملکرد آن در یک سناریوی کامل بازگشت به جو از نقطه آغاز مسیر بازگشت تا لحظه باز شدن چترها خواهد بود. در نهایت عملکرد کنترل تطبیقی طراحی شده، از طریق انجام شبیه‌سازی‌های 6 درجه آزادی بررسی می‌شود‌. نتایج به‌دست آمده کارکرد مطلوب کنترلر را در حضور عدم قطعیت­های پارامتریک‌ و شرایط اولیه نامشخص نشان می‌دهد‌. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Guidance and Control for Space Capsule in the Presence of Uncertain Dynamic Parameters during the Atmospheric Entry Phase

نویسندگان [English]

  • A. Alikhani
  • Y. Shamadi
چکیده [English]

Important issues in designing a controller for re-entry vehicles is environmental uncertainties such as rapid changes in atmospheric properties which is an explicit function of altitude and also uncertainties of itselfvehicle such as aerodynamic coefficient, moment of inertia and so on. This paper deals with the design of a control in order to overcome the uncertainty thatuses bank angle as a trajectory control variable.Another issue raised in recent studies has been integration of adaptive controller with guidance systems of re-entry vehicles because in real re-entry vehicle the bank angle is not a predefined profile function of velocity or altitude buta guidance algorithm are usedto produce bank commands during the atmospheric flight. Hence, other objectives of the thesis is to study and implementing of a guidance algorithm and proving of desired performance of the designed controller in a perfect scenariofrom starting point of the re-entry path until the opening of parachutes. Performance of designed controller is studied through simulations ofsix degrees of freedom of re-entry vehicle.. The results showed good performance in the presence of parametric uncertainty andunknown initial condition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Re
  • entry vehicles
  • Aerodynamic parameter uncertainty
  • Adaptive controller
  • Atmospheric entry phase