تحلیل عملکرد کنترل وضعیت ماهواره در معرض نویز با روش های بهینه سازی مقاوم و با قابلیت اطمینان

در این مقاله، از رویکرد بهینه سازی مقاوم و با قابلیت اطمینان برای کاهش اثر نویز حسگر بر عملکرد سیستم کنترل وضعیت فضاپیما با عملگرهای چرخ عکس العملی استفاده شده است. مقدار میانگین مطلق خطای نشانه روی وضعیت ماهواره به عنوان معیار عملکرد اصلی کنترلی انتخاب شده است. الگوریتم بهینه ساز مبتنی بر روش ژنتیک و مبتنی بر تکرارهای متوالی مونت کارلو برای لحاظ کردن اثر نویز و بدست آوردن ضرایب کنترلی می باشد. از دینامیک مرتبه اول برای مدل سازی چرخ عکس العملی به عنوان عملگر اصلی کنترلی با لحاظ کردن محدودیت های عملی حداکثر گشتاور تولیدی استفاده شده و از یک کنترل کننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی (PI-D) اصلاح شده با روش مشاهده گر برای کنترل ماهواره استفاده شده است. سیگنال نویز سفید گوسی پس از عبور از یک فیلتر مرتبه اول به سیگنال های مسیر بازخورد زاویه و سرعت زاویه ای اضافه شده و به مدار کنترلی اعمال می شود. به منظور مقایسه منصفانه نتایج، ضرایب کنترلی به ازای شرایط شبیه سازی یکسان، برای دو رویکرد بهینه سازی قطعی و بهینه سازی مقاوم و با قابلیت اطمینان بدست آمده و معیار عملکرد بر حسب تابع چگالی طیفی توان نویز به ازای دو رویکرد بهینه سازی بررسی شده است. نتایج مقایسه ای نشان می دهند، سیستم کنترلی که با روش بهینه سازی مقاوم و قابلیت اطمینان تنظیم شده، معیار عملکرد آن در مواجهه با نویز مقاوم تر بوده و عدد قابلیت اطمینان عملکرد آن بزگرتر از نتایج حاصل از بهینه سازی قطعی است. نتایج نشانگر ارجحیت استفاده از رویکرد بهینه سازی مقاوم و با قابلیت اطمینان برای سیستم کنترل در معرض نویز است.

کلیدواژه ها:

کنترل وضعیت ماهواره ، نویز حسگر ، بهینه سازی با قابلیت اطمینان ، چرخ عکس العملی ، کنترل PID