بررسی اثر تابع هدف ترکیبی در بر بهینه سازی مقاوم و با قابلیت اطمینان برای مسئله کنترل وضعیت فضاپیما

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسنده
دانشکده فنی شهید منتظری، دانشگاه ملی مهارت
چکیده
در این مقاله مسئله کنترل وضعیت یک فضاپیما از دیدگاه بهینه سازی غیرقطعی مقاوم و با قابلیت اطمینان با فرض نامعینی پارامتری بر حسب تابع هدف ترکیبی بررسی شده است. زوایای وضعیت فضاپیمای صلب با رانشگر دو وضعیتی روشن-خاموش، تلفیقگر پهنا و فرکانس پالس و کنترل‌کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی توسعه‌یافته کنترل می‌شود. به منظور کاهش بار محاسباتی و دستیابی به نتایج با گستره کاربردی بیشتر، معادلات وضعیت فضاپیما بصورت شبه‌بی‌بُعد استخراج شده است. نامعینی بر روی پارامترهای ممان اینرسی فضاپیما، دامنه اغتشاشات خارجی و مدل تلفیقگر بصورت انحراف معیار درصد عدم‌قطعیت در نظر گرفته شده است. رویکرد بهینه‌سازی مقاوم به منظور دستیابی به حداقل تغییرات تابع هدف با فرض عدم قطعیت پارامتری لحاظ شده و رویکرد بهینه‌سازی با قابلیت اطمینان به منظور دستیابی به حداقل نقض قیدهای مسئله با فرض عدم قطعیت پارامتری انتخاب شده است. در این مطالعه رسیدن به دو هدف بهینه‌سازی مذکور بطور توأمان بررسی شده که در برخی موارد یک مصالحه با ضریب وزنی تابع هدف ترکیبی بین این دو انجام می‌شود. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد، در رویکرد بهینه‌سازی مقاوم، میزان خطای وضعیت در مواجهه با عدم‌قطعیت کمتر بوده و در رویکرد بهینه‌سازی با قابلیت اطمینان، میزان قابلیت اطمینان بالاتری دارد. علاوه بر این بر حسب مقدار ضریب وزنی تابع هدف ترکیبی، مصالحه بین میزان قابلیت اطمینان و مقاوم‌بودن کنترل وضعیت قابل انتخاب است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the effect of hybrid objective function on robust and reliable optimization for spacecraft attitude control problem

نویسنده English

Vahid Bohlouri
Technical and Vocational University
چکیده English

In this paper, the attitude control problem of a spacecraft is investigated from the perspective of robust and reliable non-deterministic optimization with the assumption of parametric uncertainty in terms of a combined objective function. The attitude angles of a rigid spacecraft are controlled with a two-state on-off range share, a pulse width and frequency integrator, and an extended proportional-integral-derivative controller. In order to reduce the computational burden and achieve results with a wider application range, the spacecraft's state equations are extracted in a quasi-dimensional form. Uncertainty on the spacecraft's moment of inertia parameters, the amplitude of external disturbances, and the integrator model are considered as the standard deviation of the uncertainty percentage. A robust optimization approach is considered to achieve minimal changes in the objective function with the assumption of parametric uncertainty, and a reliable optimization approach is selected to achieve minimal violations of the problem's constraints with the assumption of parametric uncertainty. In this study, achieving the two optimization objectives mentioned above is investigated simultaneously, and in some cases, a compromise is made between the two with the weight coefficient of the combined objective function. The results show that in the robust optimization approach, the state error rate in the face of uncertainty is lower, and in the reliability optimization approach, the reliability rate is higher. In addition, depending on the weight coefficient of the combined objective function, a compromise between the reliability rate and the robustness of the state control can be selected.

کلیدواژه‌ها English

Spacecraft attitude control
Robust optimization
Reliability optimization
Combined objective function

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 13 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 18 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 18 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 13 تیر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 13 تیر 1405
  • تاریخ انتشار 13 تیر 1405