کنترل بهینة غیرخطی وسایل بازگشت‌پذیر بر پایه استخراج ماتریس‌های سیستمی وابسته به متغیرهای حالت و کنترل در فرم فضای حالت

Abstract

در مأموریت‌های فضایی وسایل بازگشت‌پذیر (Reentry Vehicle)، فاز بازگشت به جو از مهمترین مراحل مأموریت می‌باشد. به همین دلیل، هدایت و کنترل وسیلة بازگشت‌پذیردر این فاز مأموریت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این مقاله یک الگوی هدایت و کنترل بهینه‌ برای وسایل بازگشت‌پذیر ارائه می‌شود که در برابر عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مقاوم باشد. برای استفاده از هر نوع روش هدایتی، ابتدا باید معادلات حرکت وسیله را به‌دست آورد. در این مقاله از روش کنترل غیرخطی کوادراتیک برای هدایت مسیر استفاده می‌شود. در همین راستا هدف از انجام این مقاله توسعة معادلات حرکت وسایل بازگشت‌پذیر به فرم فضای حالت و استخراج ماتریس‌های سیستمی و کنترلی وابسته به متغیرهای حالت و کنترل می‌باشد. در این مقاله سعی شده است تا با استفاده از کنترلر غیرخطی کوادراتیک و تعقیب یک مسیر مرجع، خطای برخورد وسیلة بازگشتی در نقطة پایانی حداقل شود. بدین منظور برای یک مسیر مشخص با پارامترهای ورودی مختلف، با استفاده از روش تکاملی الگوریتم ژنتیک برای کاهش خطای برخورد در نقطة پایانی با تغییرات ماتریس‌های وزنی Q و R تلاش شده است. برای بررسی و امتحان صحت این روش از طریق آنالیز مونت کارلو، این روش برای 1000 مسیر مختلف تحلیل شده است. نتایج نشان می‌دهد که با استفاده از توسعة ماتریس‌های سیستمی وابسته به متغیرهای حالت و کنترل، خطای برخورد در حضور عدم قطعیت‌های پارامترهای ورود 90% بهبود می‌یابد.