|
|
|
|
کنترل زمان بهینه وضعیت و موقعیت یک فضاپیما در مانور مجاورت مداری
|
|
|
|
|
|
|
|
نویسنده
|
موسوی محمد ,اسماعیلی‌فر مجید ,چینی فروشان محمد
|
|
منبع
|
علوم، فناوري و كاربردهاي فضايي - 1400 - دوره : 1 - شماره : 2 - صفحه:147 -166
|
|
چکیده
|
در این پژوهش مسئله مانور مجاورت مداری شش درجه آزادی زمان بهینه برای یک فضاپیمای صلب، نامتقارن و با عملگرهای کنترلی مجزا برای کنترل وضعیت و موقعیت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین فرض شده است که فضاپیما به عملگرهای تراستری مجهز است و نیروها و گشتاورهای کنترلی در جهت و حول سه محور ممان اینرسی اصلی فضاپیما ایجاد می‌شوند. برای به‌دست آوردن مسیرهای حالت و ورودی کنترلی مانور شش درجه آزادی زمان بهینه، در ابتدا دینامیک‌های انتقالی و دورانی نسبی فضاپیما توصیف شده‌اند. سپس، برای حل مسئله کنترل بهینه کمترین زمان با در نظرگرفتن قیود بر روی نیروها و گشتاورهای کنترلی، از روش شبه طیفی گاوس استفاده شده است. همچنین، به منظور اثبات بهینگی مرتبه اول حل به‌دست آمده، تخمین کمک حالت انجام شده است. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد که برای مسئله مانور شش درجه آزادی، زمان بهینه مورد نظر، ساختار کنترلی برای تمام نیروها و گشتاورهای کنترلی بنگ- بنگ است. در نهایت نیز با استفاده از اصل کمینه پونتریاگین ، بهینگی مرتبه اول حل به‌دست آمده اثبات شده است
|
|
کلیدواژه
|
کنترل بهینه کمترین زمان، مانور مجاورت مداری، دینامیک انتقالی و دورانی، روش شبه طیفی گاوس، ساختار کنترلی بنگ - بنگ
|
|
آدرس
|
دانشگاه صنعتی امیرکبیر, دانشکده مهندسی هوافضا, ایران, دانشگاه صنعتی امیرکبیر, ایران, پژوهشگاه فضایی ایران, ایران
|
|
پست الکترونیکی
|
m.c.foroushan@aut.ac.ir
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
time-optimal control of spacecraft rotational and translational dynamics in orbital rendezvous maneuver
|
|
|
|
|
Authors
|
mousavi mohammad ,esmailifar majid ,chiniforoushan mohammad
|
|
Abstract
|
in this research, the time-optimal 6 degrees of freedom (6dof) orbital rendezvous maneuver problem for an inertially asymmetric rigid spacecraft with independent attitude and position control actuators has been investigated. it is also assumed that the spacecraft is equipped with the thruster actuators and the control forces and torques are generated along the three principal axes of the spacecraft. in order to obtain the time-optimal 6dof maneuver state and control trajectories, at first, the relative translational and rotational dynamics of the spacecraft are described. then, the gauss pseudospectral method is used to solve the time-optimal control problem in the presence of constraints on control forces and torques. also, the costates are estimated to first-order optimality proof of the obtained solutions. the numerical simulation results show that for the assumed time-optimal 6dof maneuver problem, the control structure for all of the control forces and torques is ‘bang-bang’. eventually, the optimality of the obtained solutions is verified by checking the fulfillment of pontrygain’s minimum principle
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|