بررسی کاربرد روش های ریاضی در کنترل وضعیت و پایداری فضاپیما

این مقاله به بررسی روش های پیشرفته کنترل وضعیت فضاپیماها با بهره گیری از رویکردهای ریاضی و مدل سازی دقیق پرداخته است. کنترل وضعیت ماهواره ها، به ویژه در شرایط اغتشاشات خارجی، تغییرات دینامیکی و محدودیت های سیستمی، از چالش های اساسی مهندسی فضایی محسوب می شود. استفاده از جبر کواترنیون و گروه های ریاضی مانند SO(۳) و SE(۳) به دلیل توانایی در حذف تکینگی ها و کاهش پیچیدگی های محاسباتی، راهکارهای موثری ارائه می دهد. ترکیب روش های لغزشی تطبیقی، کنترل کننده های توزیع شده و برنامه ریزی محدب پیش بینی کننده(MPCP)، امکان ردیابی دقیق وضعیت، کاهش مصرف انرژی و مدیریت بهتر اغتشاشات و تغییرات شدید دینامیکی را فراهم کرده است. این رویکردها با تحلیل پایداری لیاپانوف و بهره گیری از منطق فازی، به بهبود عملکرد سیستم در شرایط چالش برانگیز کمک کرده اند. شبیه سازی های عددی و آزمایش های تجربی نشان می دهند که این روش ها در ماموریت هایی نظیر ردیابی مسیرهای زمان متغیر، مدیریت سازه های مداری انعطاف پذیر و هماهنگ سازی دقیق ماهواره ها، دقت و پایداری بالایی ارائه می دهند. مدل سازی دقیق عملگرهایی نظیر چرخ های عکس العملی، بهینه سازی گشتاورها و محدود نگهداشتن تالش کنترلی در محدوده منطقی، قابلیت عملیاتی بالای این کنترل کننده ها را اثبات کرده است. کاربرد این روش ها در ماموریت های مدار پایین زمین(LEO)، ماهواره های بین سیاره ای و ربات های فضایی، توانایی آن ها را در مقابله با اغتشاشات شدید محیطی و تغییرات سریع دینامیکی نشان داده است. این پژوهش، با ارائه چارچوبی جامع و کاربردی برای کنترل وضعیت و پایداری فضاپیما، گامی نوین در توسعه فناوری های پیشرفته فضایی برداشته و افق های جدیدی برای ماموریت های مداری و بین سیاره ای گشوده است.

بررسی کاربرد روش های ریاضی در کنترل وضعیت و پایداری فضاپیما Keywords:

وضعیت فضاپیما , کنترل وضعیت , جبر کواترنیون , کنترل تطبیقی , کنترل حالت لغزشی , گروه های لی