کنترل زمان بهینه وضعیت و موقعیت یک فضاپیما در مانور مجاورت مداری

در این پژوهش مسئله ی 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 قرارگرفته است. همچنین فرض شده است که فضاپیما به عملگرهای تراستری مجهز است و نیروها و گشتاورهای کنترلی در جهت و حول سه محور ممان اینرسی اصلی فضاپیما ایجاد می شوند. برای بدست آوردن مسیرهای حالت و ورودی کنترلی مانور شش درجه آزادی زمان بهینه، در ابتدا دینامیک های انتقالی و دورانی نسبی فضاپیما توضیف شده اند و سپس برای حل مسئله ی کنترل بهینه ی کمترین زمان با در نظرگرفتن قیود بر روی نیروها و گشتاورهای کنترلی از روش شبه طیفی گاوس استفاده شده است. سپس به منظور اثبات بهینگی مرتبه اول حل بدست آمده، تخمین کمک حالت انجام شده است. نتایج شبیه سازی عددی نشان می دهد که برای مسئله ی مانور شش درجه آزادی زمان بهینه ی مورد نظر، ساختار کنترلی برای تمام نیروها و گشتاورهای کنترلی بنگ-بنگ است. در نهایت نیز با استفاده از اصل کمینه ی پونتریاگین بهینگی مرتبه اول حل بدست آمده اثبات شده است.

Keywords:

Time optimal control , Attitude and position dynamics , Orbital rendezvous maneuver , Pseudospectral method , Bang-Bang control structure