كنترل وضعيت فضاپيما با استفاده از روش كنترل بهينه غيرخطي ريكاتي وابسته به حالت و بسط سري تواني ريكاتي

Attitude Control of Spacecraft by State Dependent Riccati Equation and Power Series Expansion of Riccati Methods

كنترل وضعيت فضاپيما با وجود معادلات فوق غيرخطي و مرتبه بالا كه نيازمند دقت و حساسيت بالايي در حل است، از جمله مسايل بسيار مهم و پيچيده در عصر حاضر است. از اين‌رو روش‌هاي خطي با خطي‌سازي‌هاي بزرگ در حل سيستم‌هاي غيرخطي پيچيده، كاهش دقت و گاهي ناپايداري را به همراه خواهد داشت، كه براي كنترل وضعيت فضاپيما با زواياي بزرگ و مانور مناسب نخواهدبود. در اين مقاله، به‌منظور پايداري سه‌محوري فضاپيما با چهار چرخ عكس‌العملي از روش ريكاتي وابسته به حالت، بهره گرفته شده است. روش ريكاتي وابسته به حالت روشي سيستماتيك براي اعمال به سيستم‌هاي غيرخطي است كه ضمن ارضاي قيود حاكم بر سيستم، حل حلقه بسته بهينه‌اي را براي سيستم ارايه مي‌دهد. اما زمان‌بر بودن اين روش در مسايل آنلاين مشكل ساز خواهدشد، بنابراين، روش Thteta-D با بسط سري تواني معادله ريكاتي براي حل اين مشكل ارايه مي‌‌شود. براساس نتايج شبيه‌سازي روش Thteta-D با تفاوت اندكي از روش ريكاتي، نتايج مطلوب‌تري را ارايه خواهد داد.

Attitude control of spacecraft in order to nonlinear and high order dynamics is fundamental and challenging issue. With respect to these nonlinearities, linear control theories are not suitable choices and spacecraft may be unstable or lose performance. In this paper, State Dependent Riccati Equation (SDRE) method is utilized to 3-axis stabilization using four reaction wheels. State dependent Riccati equation method is systematic approach for optimal control of nonlinear systems which satisfies constraints of systems. In order to solve time consuming problem of this method in practical systems, Theta-D method is used. Results demonstrate the effectiveness of Theta-D in compare with Riccati method.