31518

هدايت و كنترل يك آرايش پرواز ماهواره‌اي با هدف پيكربندي و حفظ آرايش با استفاده از كنترل‌كننده زمان – محدود SDDRE

كارشناسي ارشد

فناوري ماهواره-هوافضا

1401

1403/07/11

دكتر مجيد بختياري

---------

فناوري هاي نوين

اين پايان‌نامه يك طرح كنترلي براي پيكربندي مجدد ماهواره و حفظ آرايش پروازي مبتني بر ماهواره در مأموريت‌هاي مدار ارتفاع پايين زمين (لئو) ارائه مي‌كند كه به چالش حفظ آرايش موردنظر با وجود اغتشاشات مداري متعدد مي‌پردازد. در اين پژوهش براي اطمينان از دقت بالاي عملكرد، از يك مدل حركت نسبي بادقت بالا استفاده مي‌شود كه تمام هارمونيك‌هاي ناحيه‌اي و درگ اتمسفري را مدل مي‌كند كه اغتشاشات محيطي عمده در مدار لئو هستند. براي مديريت مؤثر پيكربندي مجدد و حفظ آرايش، اين پايان‌نامه يك كنترل‌كننده معادله ديفرانسيل ريكاتي زمان - محدود (FT-SDDRE) مبتني بر لياپانوف را معرفي را مي‌كند كه كنترل دقيق را در طول انجام مأموريت تضمين مي‌كند. روش كنترل زمان - محدود براي آرايش پروازي امري حياتي مي‌باشد، زيرا تضمين مي‌كند كه بردارهاي موقعيت و سرعت نسبي موردنظر در يك چارچوب زماني مشخص به دست آيند. در اين پژوهش يك روش بهينه‌سازي براي شناسايي كارآمدترين فرم پارامترسازي ضرايب وابسته به حالت (SDC) معرفي مي‌كند كه براي طراحي سيستم كنترل SDDRE FT- بسيار مهم است و مستقيماً بر عملكرد كنترل‌كننده تأثير مي‌گذارد. در اين بهينه‌سازي مصرف انرژي با استفاده از يك رويكرد هيبريد كه تركيبي از الگوريتم‌هاي ژنتيك با تبريد شبيه‌سازي‌شده براي دستيابي به نتايج بهينه است، به حداقل مي‌رساند. اين نكته قابل‌ذكر مي‌باشد كه كنترل‌كننده زمان - محدود ارائه‌شده در اين پايان‌نامه، حاشيه خطاي كمتري را در مقايسه با ساير كنترل‌كننده‌ها در فريم‌ورك SDRE نشان مي‌دهد.

1403/08/19

Guidance and Control Scheme for Satellite Formation Flying with configuration and Formation-keeping Objective Using Finite-Time SDDRE

10/2/2025 12:00:00 AM

This Thesis presents a control scheme for satellite reconfiguration and formation-keeping in low Earth orbit (LEO) missions, addressing the challenge of maintaining the desired formation despite multiple orbital perturbations. To ensure high precision, a high-fidelity relative motion model is employed, incorporating all zonal harmonics and atmospheric drag, which are the primary environmental disturbances in LEO. To effectively manage satellite reconfiguration and formation-keeping, this paper introduces a nonlinear Lyapunov-based Finite-Time State-Dependent Differential Riccati Equation (FT-SDDRE) controller, ensuring precise control throughout the mission. This finite-time control method is critical for formation flying, as it ensures that the desired relative position and velocity vectors are achieved within a specified time frame. An optimization procedure is conducted to identify the most efficient State-Dependent Coefficient (SDC) form, which is pivotal for the SDDRE control system design and directly impacts the controller’s performance. The optimization minimizes energy consumption by employing a hybrid approach that combines genetic algorithms with simulated annealing to achieve optimal results. The finite-time controller proposed in this paper demonstrates significantly lower error margins compared to other SDRE controllers.

پيكربندي مجدد و حفظ هندسه آرايش پروازي , كنترل غيرخطي , معادله ديفرانسيل ريكاتي وابسته به حالت زمان – محدود , سطح اشباع نيروي كنترلي

Satellite Formation Reconfiguration and Formation-keeping , Nonlinear Control , Finite-Time SDDRE , Control Input Satuation

amirhossein panahyazdan

Dr. majid bakhtiari