بهبود عملکرد کنترل وضعیت فضاپیما با عملگر دو وضعیتی تراستر و تلفیقگر پهنا و فرکانس پالس مرتبه کسری

در این مقاله عملکرد کنترل وضعیت یک فضاپیما با تلفیقگر پهنا و فرکانس پالس انتگرالی بررسی شده و تلفیقگر مذکور بصورت مرتبه کسری توسعه داده شده است. فضاپیما با عملگر تراستر دو وضعیتی روشن-خاموش با ترکیب قانون تناسبی-مشتقی و تلفیقگر کنترل می­شود. به منظور تمرکز بیشتر در مطالعه رفتار تلفیقگر پیشنهادی، مدل عملگر بصورت ایده­آل لحاظ شده، اگرچه که به دلیل استفاده از تلفیقگر سیستم کنترل غیرخطی است. میانگین مصرف سوخت و فعالیت عملگر به عنوان دو شاخص اصلی ارزیابی لحاظ شده و از طرفی مقدار میانگین مطلق خطای نشانه­روی وضعیت فضاپیما نیز به عنوان شاخص مهم دیگر در مطالعه رفتار تلفیقگر پیشنهادی لحاظ شده است. به منظور مقایسه منصفانه نتایج، مسئله کنترل وضعیت به­ازای شرایط مفروض یکسان و برای تلفیقگر مرتبه صحیح و مرتبه کسری انجام شده است. نتایج مقایسه­ای به ازای تغییر توان کسری فیلتر تلفیقگر مرتبه کسری و بررسی سه معیار عملکرد مذکور انجام شده است. همچنین تاثیر عدم­قطعیت ممان اینرسی فضاپیما، عدم قطعیت زاویه ورودی مرجع و دامنه اغتشاشات خارجی نیز مطالعه شده است. نتایج بدست آمده نشانگر تغییر معیار عملکرد به­ازای تغییر مرتبه فیلتر کسری تلفیقگر بوده و عملکرد مناسب­تر تلفیقگر پیشنهادی را به ازای بازه­ای از توان­های کسری نشان می دهد. نهایتا به­ازای شرایط مفروض شبیه­سازی، با افزایش مرتبه انتگرال­گیری تلفیقگر کسری، خطای نشانه­روی افزایش یافته فعالیت عملگر کاهشی شده و مصرف سوخت اندکی افزایش و سپس کاهش می­یابد. مزیت عمده این تلفیقگر در کنترل وضعیت فضاپیما، افزایش اختیارات طراح در انتخاب قابلیت­هایی نظیر افزایش دقت نشانه­روی یا کاهش مصرف سوخت یا کاهش فعالیت عملگر می­باشد.

Keywords:

کنترل وضعیت فضاپیما , تلفیقگر پهنا و فرکانس پالس , مرتبه کسری , نشانه روی , کنترل تناسبی-مشتقی