علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

کنترل وضعیت فضاپیما با استفادهاز روش کنترل بهینة غیرخطی ریکاتی وابسته به حالت و بسط سری توانی ریکاتی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی فناوری های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
کنترل وضعیت فضاپیما با وجود معادلات فوق غیرخطی و مرتبة بالا که نیازمند دقت و حساسیت بالایی در حل است، از جمله مسائل بسیار مهم و پیچیده در عصر حاضر است. از این‌رو روش‌های خطی با خطی‌سازی‌های بزرگ در حل سیستم‌های غیرخطی پیچیده، کاهش دقت و گاهی ناپایداری را به همراه خواهد داشت، که برای کنترل وضعیت فضاپیما با زوایای بزرگ و مانور مناسب نخواهدبود. در این مقاله، به‌منظور پایداری سه‌محوری فضاپیما با چهار چرخ عکس‌العملی از روش ریکاتی وابسته به حالت، بهره گرفته شده است. روش ریکاتی وابسته به حالت روشی سیستماتیک برای  اعمال به سیستم‌های غیرخطی  است که ضمن ارضای قیود حاکم بر سیستم، حل حلقه بسته بهینه‌ای را برای سیستم ارائه می‌دهد.  اما زمان‌بر بودن این روش در مسائل آنلاین مشکل ساز خواهدشد، بنابراین، روش Thteta-D  با بسط سری توانی معادلة ریکاتی برای حل این مشکل ارائه می‌‌شود. براساس نتایج شبیه‌سازی روش Thteta-D  با تفاوت اندکی از روش ریکاتی، نتایج مطلوب‌تری را ارائه خواهد داد.
کلیدواژه‌ها

[1] Luiz, C., Souza, G.D. and Arena, M. R., “Using State-Dependent Riccati Equation and Kalman Filter Techniques to Design a Satellite Attitude Control Simulator,” AIAA Conference on Dynamics and Control of  Space System, 2012.
[2] Cimen, T., “State-Dependent Riccati Equation Control: A Survey,” Proceeding of the 17th World Congress, Korea, 2008.
[3] Xin, M. and Balakrishnan, S. N., “Nonlinear H-infinity Missile Longitudinal Autopilot Design with Theta-D Method,” IEEE Conference, Vol. 44, No. 1, 2008, pp. 408-413.
[4] Xin, M. and Lam, Q. M., “Preserving Spacecraft Attitude Control Accuracy Using Theta-D Controller Subject to Reaction Wheel Failures,” Proceeding of the AIAA InfoTech Conference, 2010.
[5] Xin, M. and Lam, Q. M., “Robustness Evaluation of Theta-D Technique for Spacecraft Attitude Control Subject to Reaction Wheel Failures,” Proceeding of the AIAA InfoTech Conference, 2010.
[6] Clotier, J. R. and Stansbery, D. T., “The Capability and Art of State-Dependent Riccati Equation-based Design,” American Control Conference, Alaska, USA, 2002.
[7] Luiz, C., Souza, G. and Arena M. R., “Design of Satellite Attitude Control Algorithm Based on the SDRE Method Using Gas Jets and Reaction Wheels,”  Journal of  Engineering, Vol. 29, No. 1, 2013, p. 8.
[8]Banks, H.T., Lewis B.M. and Tran H.T., “Nonlinear Feedback Controllers and Compensator: a State-Dependent Riccati Equation Approach,” Computational Optimization and Applications, Vol. 37, Issue 2, 2007, pp. 177-218.
[9] Xin M. and Balakrishna, S.N., “A New Method for Suboptimal Control of a Classes of Nonlinear Systems,” Optimal Control Applications and Methods, Vol. 26, No. 1, 2005, pp. 55-83.

  • تاریخ دریافت 31 فروردین 1394
  • تاریخ بازنگری 16 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395