دانشکده فناوریهای نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله، یک کنترل بهینه غیرخطی برای مسئله ملاقات و اتصال مداری پیشنهاد شده است. فضاپیمایی که قصد ملاقات و اتصال با هدف را دارد توسط عملگرهای کنترلی به نوعی کنترل میشود تا ملاقاتی امن و پایدار با رعایت ملزومات و قیود مسئله صورت پذیرد. با استفاده از معادلات غیرخطی دینامیک موقعیت و وضعیت فضاپیما به صورت نسبی برای مدار دایروی و بیضوی در حضور چرخهای عکسالعملی و بدون چرخ به طراحی کنترلر بهینه پرداخته میشود. تابع هزینة کنترل بهینه به فرم تنظیمکنندة مربعی غیرخطی بیان میشود و قیود کنترلی به مسئله اعمال میشود تا کنترل استخراج شده در محدودة مجاز مومنتوم خروجی چرخها قرار گیرد. به دلیل اهمیت مقاومت به عدم قطعیتها در سیستم، کنترل بهینة غیرخطی برای این مسئله با استفاده از معادلة ریکاتی وابسته به حالت بر اساس روش تحلیلی بردارهای ویژه ماتریس همیلتونین استخراج میشود. نتایج شبیهسازی مبین مناسب بودن این روش کنترل غیرخطی برای فرایند ملاقات و اتصال مداری است.
Aldrin, B., Line-of-Sight Guidance Techniques for Manned Orbital Rendezvous, (PhD Thesis), Massachusetts Institute of Technology, 1963.
Luo, Y., Zhang, J. and Tang, G., “Survey of Orbital Dynamics and Control of Space Rendezvous,” Chinese Journal of Aeronautics, 27, Issue 1, 2014, pp. 1-11.
Louis S.B. and Jonathan P.H., “Safe Trajectories for Autonomous Rendezvous of Spacecraf,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 31, No. 5, 2008, pp. 1478-1489.
Michael, J., Chudej, K. and Pannek, J., “Modelling and Optimal Control of a Docking Maneuver with an Uncontrolled Satellite,” arXiv preprint, 2012, pp. 1203.6782.
Phillips, J.M., Kavraki, L.E. and Bedrossian, N., Spacecraft Rendezvous and Docking with Real-Time, Randomized Optimization, AIAA Guidance, Navigation, and Control, 2003.
[6] Lu, W., Geng, Y.H., Chen, X.Q. and Zhang, F., “Relative Position and Attitude Coupled Control for Autonomous Docking with a Tumbling Target,” International Journal of Control and Automation, Vol. 4, No. 4, 2011, pp. 1-22.
[7] Gu, D. and Liu, Y., “Robust Parametric Control of Spacecraft Rendezvous,” Hindawi Publishing Corporation, Mathematical Problems in Engineering,
[8] Andrade, C., Ramirez-Mendoza, R., Giacoman-Zarzar, M., Morales, R., Fejzic, A., Saenz-Otero, A., and Miller, D.W., “Robust Control Applied Towards Rendezvous and Docking,” Control Conference (ECC), European, At Budapest, Hungary, 2009.
[9] Andrade, C., Robust Control Applied to Consistent Rendezvous and Docking, (Bs Thesis), Massachusetts Institute of Technology, 2008.
Ortega, G. and Giron-Sierra, J. M., “Genetic Algorithms for Fuzzy Control of Automatic Docking with a Space Station,” Evolutionary Computation, IEEE International Conference, Vol. 1, 1995, pp. 157.
Tournes, C., Shtessel, Y. and Foreman, D., “Automatic Space Rendezvous and Docking using Second Order Sliding Mode Control,” In Intech Open Access Publisher, 2011.
Xin, M. and Pan, H., “Indirect Robust Control of Spacecraft Via Theta-D Optimal Control Solution,” AIAA Journal, 4, No. 35, 2010, pp. 20-22.
Crispin, Y. and Seo, D., “Rendezvous Between Two Active Spacecraft with Continuous Low Thrust,” Advances in Spacecraft Technologies, Dr Jason Hall (Ed.), InTech, 2011, pp.585.
Xiangyu, G., Kok, L.T. and Guangren, D., “An Optimal Control Approach to Robust Control of Nonlinear Spacecraft Rendezvous System with Theta-D Technique,” International Journal of Innovative Computing, Information and Control, Vol. 9, No. 5, 2013, pp. 200-210.
Xiangyu, G., Wei, Y. and Hao, L., “An Optimal Control Approach to Robust Control of Spacecraft Rendezvous System on Elliptical Orbit,” Control Conference (CCC), Chinese, IEEE, Vol. 31, 2012, pp. 2321- 2325.
Murtazin, R., “Rendezvous Missions: From ISS to Lunar Space Station,” Acta Astronautica, 101, 2014, pp. 151–156.
Bevilacqua, R., Romano, M. and Yakimenko, , “Online Generation of Quasi-Optimal Spacecraft Rendezvous Trajectories,” Elsevier, Vol. 64, No. 2, 2009, pp. 345-358.
Harris, M.W. and Acikmese, B., “Minimum Time Rendezvous of Multiple Spacecraft Using Differential Drag,” Aiaa Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 37, No. 2, 2014, pp.365-373.
Vallet, C. and et. al., “Model Predictive Control Application to Spacecraft Rendezvous in Mars Sample Return Scenario,” Progress in Flight Dynamics, Guidance, Navigation, Control, Fault Detection, and Avionics. EDP Sciences, Vol. 6, 2013, pp. 137-158.
Lee, D. and Pernicka, H., “Optimal Control for Proximity Operations and Docking,” International Journal of Aeronautical and Space Sciences, Vol. 11, No. 3, 2010, pp. 206-220.
Mauro, M. and Zamaro, M., “Application of SDRE Technique to Orbital and Attitude Control of Spacecraft Formation Flying,” Acta Astronautica, 94, No. 1, 2014, pp. 409-420.
