طراحی کنترل کننده LQG/LTR برای کنترل وضعیت ماهواره زمین آهنگ با استفاده از مدل کاهش‌یافته کواترنیون‌ها

Abstract

در این مقاله به طراحی کنترل¬کننده LQG/LTR برای کنترل وضعیت ماهواره زمین آهنگ در فاز نامی پرداخته می¬شود. طراحی مد نظر از سه بخش طراحی رگولاتور LQR، فیلتر کالمن توسعه یافته و بخش LTR تشکیل می¬شود. طراحی کنترل¬کننده براساس مدل خطی ماهواره و با استفاده از مدل کاهش¬یافته کواترنیون¬ها انجام می-شود. مدل کاهش¬یافته کواترنیون¬ها مشکل عدم کنترل¬پذیری سیستم، در زیرفضاهای غیر قابل کنترل مدل کامل، را حل می¬کند. عملگر مورد استفاده در این مقاله چرخ عکس¬العملی و حسگرهای مد نظر، حسگر خورشید و زمین هستند. روش LQR روشی ایده¬آل محسوب می¬شود و نویز موجود در مدل و حسگرها را لحاظ نمی-کند. از اینرو، از فیلتر کالمن توسعه یافته برای تخمین حالت¬های آغشته به نویز استفاده کرده و بر اساس حالت¬های تخمینی کنترل¬کننده¬های LQG و LQG/LTR طراحی می¬شود. ضرایب بهره کنترل¬کننده¬ها نیز بر اساس مدل کاهش¬یافته کواترنیون¬ها حول نقطه تعادل و با در نظر گرفتن فرکانس حلقه بسته سیستم بدست می-آیند. به¬منظور مقاوم کردن کنترل¬کننده در برابر اغتشاشات ناشی از تشعشعات خورشیدی، مقادیر تکین کنترل¬کننده LQG را در بخش LTR به سمت فیلتر کالمن میل می¬دهیم. نتایج نشان می¬دهد که کنترل¬کننده LQG/LTR عملکرد بهتری نسبت به کنترل¬کننده LQG داشته و محدوده مقاومت مناسبی در برابر اغتشاشات ایجاد می¬کند.