علوم، فناوری و کاربردهای فضایی (Feb 2022)
کنترل زمان بهینه وضعیت و موقعیت یک فضاپیما در مانور مجاورت مداری
Abstract
در این پژوهش مسئله‌ی مانور مجاورت مداری شش درجه آزادی زمان بهینه برای یک فضاپیمای صلب، متقارن و با عملگرهای کنترلی مجزا برای کنترل وضعیت و موقعیت مورد بررسی قرارگرفته‌است. همچنین فرض‌شده‌است که فضاپیما به عملگرهای تراستری مجهز است و نیروها و گشتاورهای کنترلی در جهت و حول سه محور ممان اینرسی اصلی فضاپیما ایجاد‌می‌شوند. برای بدست‌آوردن مسیرهای حالت و ورودی کنترلی مانور شش درجه آزادی زمان بهینه، در ابتدا دینامیک‌های انتقالی و دورانی نسبی فضاپیما توضیف‌شده‌اند و سپس برای حل مسئله‌ی کنترل بهینه‌ی کمترین زمان با در نظرگرفتن قیود بر روی نیروها و گشتاورهای کنترلی از روش شبه طیفی گاوس استفاده‌شده‌است. سپس به‌منظور اثبات بهینگی مرتبه اول حل بدست‌آمده، تخمین کمک‌حالت انجام‌شده‌است. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان‌می‌دهد که برای مسئله‌ی مانور شش درجه آزادی زمان بهینه‌ی مورد نظر، ساختار کنترلی برای تمام نیروها و گشتاورهای کنترلی بنگ-بنگ است. در نهایت نیز با استفاده از اصل کمینه‌ی پونتریاگین بهینگی مرتبه اول حل بدست‌آمده اثبات‌شده‌است.
Keywords
