طراحی الگوریتم تصحیح مسیر فضاپیما در مانور کاهش مدار با روش خطی‌سازی پسخوراند

نویسندگان

1 دانشگاه امیرکبیر

2 کارشناسی ارشد-دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 استاد دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

هدف در این مقاله، طراحی و تصحیح مسیر یک فضاپیما در مانور کاهش مدار می‌باشد. این مانور کاهش مدار بر اساس الزامات سیستمی در یک پروژه واقعی تکلیف ‏شده و پارامترها و مقادیر آن توسط مهندسی سیستم آن پروژه تعیین شده است. به منظور حصول مانور مورد نظر، نیاز به تولید بردار تغییر سرعت توسط سیستم ‏پیشرانش می باشد اما در عمل، به دلیل عملکرد نامناسب و وجود عدم قطعیت‌ها در سیستم پیشرانش، ممکن است بردار تغییر سرعت ایده‌آل محقق نشود. در نتیجه ‏فضاپیما از مسیر مطلوب کاهش مدار منحرف شده و این امکان وجود دارد که ماموریت فضاپیما با شکست مواجه شود. برای جلوگیری از این موضوع و جبران ‏انحراف به‌وجود آمده، قانون کنترل بدیعی بر اساس مدل کاول و مبتنی بر روش خطی‌سازی پسخوراند طراحی و عملکرد آن پس از تولید و بارگذاری مسیر مطلوب ‏کاهش مدار در قانون کنترل (با استفاده از المان‌های مداری)، در طی یک مانور کاهش مدار ارزیابی شده است. در این مقاله با فرض ضربه‌ای بودن مانور کاهش مدار، ‏بردار تغییر سرعت لازم و زمان اعمال آن به فضاپیما برای قرار گرفتن در مسیر مطلوب کاهش مدار محاسبه می‌شوند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند این قانون کنترل ‏که از لحاظ ساختار جدید می باشد با توجه به محدودیت های فنی و ظرفیت سیستم پیشرانش، توانایی جبران سازی 20% خطا در اندازه و 15% خطا در زاویه اعمال ‏بردار تغییر سرعت را در محدوده زمانی 350 ثانیه داراست.‏

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Algorithm design of spacecraft trajectory correction in de-orbit maneuver‏ ‏by ‎feedback linearization method

نویسندگان [English]

  • Reza Nadafi 1
  • sina divsalar mohajer 2
  • mansour kabganian 3
چکیده [English]

In this paper, the purpose is spacecraft trajectory design and correction in de-orbit maneuver. According to the ‎systematic requirements, this maneuver is required for a real project and its parameters and values have been ‎set by its system engineering team. In order to achieve the desired maneuver, propulsion system must produce ‎the velocity change vector. In practice, due to the unsatisfactory performance and uncertainties in the ‎propulsion system, ideal velocity change vector may not be realized. Consequently, spacecraft deviates from ‎the desired de-orbit trajectory and it is possible the spacecraft mission fails. So as to avoid this problem and ‎compensate the created deviation, a controller based on Cowell’s formulation and using feedback linearization ‎method is designed and its performance, after generating and loading desired de-orbit trajectory in the control ‎law (using the orbital elements), will be examined during a de-orbit maneuver. In this article, for a considered ‎impulsive de-orbit maneuver, velocity change vector and its execution time which are necessary for transfer ‎from initial orbit to the de-orbit trajectory, are calculated. The simulation results indicate that, due to technical ‎constraints and the capacity of the propulsion system, the maximum error of de-boost impulse value and ‎orientation which the controller can compensate are 15% and 20% respectively. ‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Trajectory design and correction
  • Feedback linearization
  • De-orbit maneuver
  • Spacecraft