کنترل پیش بین مدل برای حرکت نسبی وضعی-انتقالی فضاپیما با استفاده از مدل کواترنیون دوگانه

مدل سازی یکپارچه حرکت نسبی وضعی-انتقالی فضاپیما، موضوعی نوظهور و مورد توجه برای طراحی، تحلیل و کنترل سیستم های فضایی چندعاملی است. کواترنیون دوگانه یک راه حل رضایت بخش برای این مسئله پیچیده است. از سوی دیگر، کنترل پیش بین مدل (MPC) یک روش کنترل قدرتمند مدل-مبنا با برتری های شناخته شده نسبت به سایر رویکردهای کنترل مدرن مورد استفاده در زمینه کنترل فضاپیما است. تعبیه مدل کواترنیون دوگانه در رویکرد MPC برای سیستم های پیچیده، یک چارچوب کنترلی ارزشمند را به دست می دهد. با این حال، این انگاره مشتمل بر برخی دشواری هاست که لازم است برای آن ها غلبه شود. این موضوع در پژوهش حاضر، مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. برای این منظور، ابتدا مفهوم کواترنیون دوگانه و ابزارهای مربوطه بررسی می شوند. متعاقبا، فصل مشترک های بالقوه بین روابط کواترنیون دوگانه و چارچوب MPC برجسته می شوند. بر این اساس، یک روش MPC تکه ای-همگر مبتنی بر مدل کواترنیون دوگانه برای یک ماموریت کنترل نسبی وضعی-انتقالی فضایی که چرخ های عکس العملی را به عنوان عملگرهای وضعی دربرداشته و در عین حال مشتمل بر یک عملگر ایده آل برای حرکت انتقالی است، معرفی و توسعه داده می شود. اثربخشی روش یکپارچه پیشنهادی با شبیه سازی ارزیابی می گردد.

کلیدواژه ها:

Dual-Quaternion ، Multi-Agent Space System ، Spacecraft Roto-Translational Motion ، Spacecraft Relative Motion ، Model predictive Control