عنوان
طراحي و پياده‌سازي كنترل پيش‌بين اجماع ماهواره‌ها به كمك يادگيري تقويتي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
يكي از مسائل بسيار حياتي در دنياي امروز، انجام مأموريت‌هاي فضايي با كمترين هزينه و بالاترين دقت است. انجام يك مأموريت فضايي، از جمله ساخت و پرتاب ماهواره به فضا و همچنين كنترل و مديريت آن، چالش‌هاي بسياري را به همراه دارد و هزينه‌هاي عظيمي را در بر مي‌گيرد. بنابراين، هر تحقيقي كه به منظور كاهش پيچيدگي‌ها و هزينه‌هاي مأموريت‌هاي فضايي انجام شود، اهميت بسياري دارد و مي‌تواند به صنعت فضايي كمك چشمگيري نمايد.
در اين پايان‌نامه، ابتدا به مطالعه تحقيقات پيشين و بررسي انواع دستگاه مختصات و نحوه تبديل آن‌ها به يكديگر پرداخته‌شده است. سپس ديناميك و سينماتيك زاويه‌اي ماهواره صلب استخراج و معادلات 6 درجه آزادي پرواز گروهي ماهواره‌ها در حالت رهبر پيرو به‌دست‌آمده است. در اين پژوهش، برخلاف روش سنتي رهبر پيرو، فرضيۀ جديدي مطرح‌شده است كه تنها تعداد محدودي از ماهواره‌هاي پيرو به‌طور مستقيم اطلاعات رهبر را دريافت مي‌كنند و مابقي پيروها اطلاعات را از ماهواره‌هاي مجاور تخمين مي‌زنند.
سه روش كنترلي پيش‌بين غيرخطي براي كنترل وضعيت ماهواره‌بر اساس زواياي رودريگرز، اويلر و كواترنيون طراحي و پس از مقاوم‌سازي آن‌ها در برابر اغتشاش، تأخير و خرابي‌ها، شبيه‌سازي و ارزيابي شدند. كنترل‌كننده‌هاي پيش‌بين باهدف كنترل مانور وضعيت و خاموش‌كردن چرخ‌هاي عكس‌العملي در انتهاي مانور طراحي شده‌اند. در اين سيستم، ممنتوم زاويه‌اي چرخ‌ها به‌عنوان متغير حالت درنظرگرفته‌شده و هدف اصلي كاهش زمان نشست و حفظ كمترين زمان اشباع عملگر بوده است.
در اين پايان نامه، تركيب مشاهده‌گر توسعه يافته حالت با كنترل پيش‌بين سبب بهبود پايداري و دقت سيستم شده است. دو سناريوي شبيه‌سازي، شامل چهار پيرو و يك رهبر براي معادلات غيركوپل و يك رهبر و يك پيرو براي معادلات كوپل نيز بسط داده‌شده و شبيه‌سازي‌شده است. درنهايت، هدف اين پژوهش توسعۀ سيستم كنترل هوشمند براي بهينه‌سازي ضرايب كنترلي و مشاهده‌گر با استفاده از كنترل مدل پيش‌بين و يادگيري تقويتي بوده است.
در آخر، پياده‌سازي كنترل‌كننده‌هاي پيش‌بين غيرخطي روي شبيه‌ساز زيرسيستم كنترل وضعيت ماهواره انجام‌شده است. اين پياده‌سازي در پنج سناريو مختلف و در حضور نامعيني‌ها و اغتشاشات داخلي و خارجي براي ارزيابي عملكرد كنترل‌كننده‌ها و بررسي پايداري سيستم صورت‌گرفته است. همچنين، كنترل‌كننده پيش‌بين منتخب در دو حالت با و بدون مشاهده‌گر پياده‌سازي شده است و علاوه بر اين، الگوريتم‌هاي كنترل پيش‌بين براي معادلات كوپل و غيركوپل اجماع ماهواره‌ها در سناريوهاي مختلف نيز شبيه‌سازي و صحت‌سنجي شده‌اند.
شماره ركورد
232760
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي هوافضا - ديناميك پرواز و كنترل
استاد راهنما
مريم ملك زاده ورنوسفادراني