5396

5396

طراحي كنترل كننده پيش بين توزيع شده براي كنترل آرايش پرواز فضا پيماها

كارشناسي ارشد

برق - كنترل

مهر 1389

مهر 1389

دكتر جاهد مطلق - دكتر بلندي

آرايش پرواز فضاپيماها ١ به مجموعه بيش از يك فضاپيما اطلاق ميگردد كه ضمن حفظ آر اي ش هندسي خاصي در فضا، مأموريت مشتركي را انجام ميدهند. اين روش امكاني را فراهم م يسازد كه به جاي استفاده از ماهوارههاي بزرگ و گران قيمت، مأموريت مورد نظر توسط مجموعه اي از ماهوارههاي كوچكتر و ارزانقيمتتر و با دقت بالاتري انجام شود. از جمله مهمترين مسائلي كه در طراحي كنترلكننده آرايش بايد مورد توجه قرار گيرند ميتوان به حفظ آرايش، مصرف بهينه و يكسان سوخت توسط فضا پيماها، وجود محدود يت ها ي عمل ي براي فضاپيماها و آرايش، عدم برخورد فضا پيماها در ح ين مانور فضا يي، كاهش پهنا ي باند مخابراتي، كاهش حجم محاسبات و مقاوم بودن در برابر خطاهاي احتمالي اشاره كرد. در اين پايان نامه ابتدا سه مدل ديناميكي رايج هيل -كلوهسي -ويلتشاير ٢ ، لاودن ٣، و عناصر براي حركت نسبي فضاپيماها نسبت به همديگر ارائه شده و معادلات رياضي حاكم بر آن ها استخراج شده است. همچنين بر اساس محدوده عملكرد هر يك از مدلها، مقايسهاي ميان آن ها صورت گرفته است. در ادامه شرايط لازم براي حركت نسبي پريوديك و همچنين اثر اغ تشاشات موجود بر معادلات حركت نسبي بررسي شدهاند. در بخش بعدي مفاهيم اساسي در كنترل آرايش پرواز در قالب مروري بر مقالات ارائه شده و كارهاي صورت گرفته در اين زمينه عنوان شده است . پنج معماري عمده براي آرايش پرواز فضاپيماها به همراه روش هاي كنترلي به كار رفته در هر معماري به تفصيل بررسي شده و در پايان هر بخش، روش هاي كنترلي مربوطه با هم مقايسه شده اند . همچنين مقايسه اي نيز ميان معماريهاي اشاره شده انجام گرفته و مزايا و معايب هر يك ارائه شده است. با توجه به مقايسه - هاي انجام گرفته معماري رهبر-پيرو و كنترل كننده پيشبين مبتني بر مدل به عنوان گزينه هايمناسب براي كنترل آرايش انتخاب شده اند. با بررسيهاي انجام شده در بخش قبلي و همچنين نياز به الگوريتم كنترلي كه بر ساختار توزيع شده آرايش پرواز منطبق باشد، الگوريتم كنترل پيشبين مبتني بر مدل توزيع شده به عنوان روش پبيشنهادي ارائه شده است. در اين راستا تابع هزينه و محدوديتهاي الگوريتم به گونه اي معرفي ميشوند تا انتظارات كنترلي از كنترلكننده آرايش برآورده شوند. براي اينكه شبيه سازيها هرچه بيشتر بر مدل واقعي منطبق باشد، الگوريتم پيشنهادي در يك پيكربندي شبكه اي نقطه به نقطه ١ كه در واقع هر رايانه شامل مدل حركت نسبي يك فضاپيما مي- باشد، شبيهسازي شدهاست. نتايج شبيه سازي و مقايسههاي انجام گرفته با روشهاي پيشين نشان ميدهد كه كنترل كننده پيشبين توزيع شده به خوبي توانسته است ضمن حفظ آرايش در حضور محدوديتهاي فيزيكي، مسئله مصرف بهينه و يكسان سوخت، عدم برخورد فضاپيماها حين مانور، كاهش حجم محاسباتي و استفاده مناسب از پهناي باند مخابراتي محدود را حل كند . در پايان براي حل مسئله عدم برخورد فضاپيماها بين دو نمونه زماني متوالي يك راه حل پيشنهاد شدهاست. واژه هاي كليدي: آرايش پرواز فضاپيماها، كنترل پيشبين، كنترل توزيعشده، اجتناب از برخورد،يكسان سازي مصرف سوخت