کنترل بهینه نزدیک حداقل زمان ماهواره دارای اجزای انعطاف پذیر در مانور چرخشی

بهره برداری روز افزون از فضای آسمان با ارسال سفینه ها و ماهواره ها، مقتضی انجام عملیات مختلف نصب و تعمیرات در مدار است. که به نوبه خود کاربرد روباتهای فضانورد را مطرح ساخته است. در این مقاله، به منظور به حداقل رساندن مدت زمان مانور چرخشی فضا پیماهای عامل و نیز ماهواره ها، با توجه به محدودیت و هزینه حمل منابع انرژی در فضا، استفاده از کنترل کننده های حداقل زمان به شکل bang-bang مورد بررسی قرار می گیرد. اگر فقط مود جسم صلب در مساله کنترلی در نظر گرفته شود، به دلیل تغییر مقدار ناگهانی ورودی کنترلی، مودهای انعطافی سیستم تحریک خواهند شد و اجرای انعطاف پذیر ماهواره به ارتعاش در خواهند آمد. به منظور پیشگیری از این ارتعاشات و با سعی در حفظ حداقل بودن مدت زمان مانور، با هدف نرمتر کردن تغییر علامت دادن تابع کنترلی از حالت ناگهانی، به طراحی کنترلی بهینه تقریبی پرداخته شده است. توجه داریم که در واقعیت نیز اعمال نیرو یا گشتاور کنترلی به صورت ناگهانی نبوده و با تاخیرات زمانی ناشی از ثابت زمانی اجزای سیستم کنترل، وجود جهش با نرخ نامحدود ناممکن است. طراحی این کنترلر بهینه واقع گرایانه، با وارد کردن قیود مشتقات اول و دوم این تابع در معادلات وضعیت، و تبدیل مساله کنترل بهینه حداقل زمان به مساله بهینه سازی با توابع مقید، صورت می گیرد. سپس برای بررسی عملکرد این کنترلر، اعمال آن بر یک ماهواره نمونه مورد بحث قرار می گیرد. در به دست آوردن معدلات دینامیک مساله، فرض می شود که بالکهای خورشیدی تنها اجزای انعطافی ماهواره اند. در طراحی کنترلر، برای سادگی فقط مود جسم صلب استفاده شده، ولی اثرات ورودی کنترلی به دست آمده بر روی مدل انعطافی سیستم مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی مجموعه، بیانگر عملکرد مطلوب کنترلر بهینه پیشنهادی است.

ابراهیمی اصغر
موسویان سیدعلی اکبر
میرشمسی مهران

منبع : پایگاه اطلاعات علمی