علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

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

نویسندگان
پژوهشگاه هوافضا ، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
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

[1] Astrom, K. and Wittenmark, B., Adaptive Control, 2end Edition, Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1994.
[2] Guerreiro, L. A. C., Development of a Guidance and Control DesignTool for Entry Space Vehicles with Different Lift-over-Drag Ratios, (M.Sc. Thesis), de Lisboa University Technology, 2011.
[3] Hirschel, E. H. and Weiland, C., Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles, Springer Jointly Published with AIAA, 2009.
[4] Hunt, G.L., Apollo Reentry Guidance and Navigation Equation and Flow Logic, National Aeronautics and Space Administration, Houston, Texas, 1965.
[5] Bairstow, H. S., Reentry Guidance with Extended Range Capability for Low L/D Spacecraft, (M.Sc. Thesis) Massachusetts Institute of Technology, 2006.
[6] Mees, E,. Entry Guidance for Human Lunar Return Vehicles with Low Lift-to-Drag Ratios, (M.Sc. Thesis), Texas Rice University, 2010.
[7] Mission Evaluation Team, “Apollo 11 Mission Report", National Aeronautics and Space Administration, Houston, Texas, 1969.
[8] Narendra, K. and Annaswamy A., Stable Adaptive Systems. Mineola, NY: Dover Publications, 2005.
[9] Rea, J. R. and Putnam, Z.R., “A Comparison of Two Skip Entry Guidance Algorithms,” AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, Hilton Head, Suth Carolina, 2007.
[10] Tamburro, M.B. and Knotts, E.F., Guidance, Flight Mechanics and Trajectory Optimization, XIV-Entry Guidance Equations, National Aeronautics and Space Administration, Washington, D. C. 1968.
[11] Regan, F. J. and Anandakrishnan, S. M., Dynamics of Atmospheric Re-Entry, AIAA Education Series, American Institute of Aeronautics and Astronauticsm, Inc., New York, 1993.

  • تاریخ دریافت 09 اسفند 1394
  • تاریخ بازنگری 18 بهمن 1399
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395