طراحی کنترل کننده LQG/LTR برای کنترل وضعیت ماهواره زمین آهنگ با استفاده از مدل کاهش یافته کواترنیون ها

در این مقاله به طراحی کنترل کننده LQG/LTR برای کنترل وضعیت ماهواره زمین آهنگ در فاز نامی پرداخته می شود. طراحی مد نظر از سه بخش طراحی رگولاتور LQR، فیلتر کالمن توسعه یافته و بخش LTR تشکیل می شود. طراحی کنترل کننده براساس مدل خطی ماهواره و با استفاده از مدل کاهش یافته کواترنیون ها انجام می-شود. مدل کاهش یافته کواترنیون ها مشکل عدم کنترل پذیری سیستم، در زیرفضاهای غیر قابل کنترل مدل کامل، را حل می کند. عملگر مورد استفاده در این مقاله چرخ عکس العملی و حسگرهای مد نظر، حسگر خورشید و زمین هستند. روش LQR روشی ایده آل محسوب می شود و نویز موجود در مدل و حسگرها را لحاظ نمی-کند. از اینرو، از فیلتر کالمن توسعه یافته برای تخمین حالت های آغشته به نویز استفاده کرده و بر اساس حالت های تخمینی کنترل کننده های LQG و LQG/LTR طراحی می شود. ضرایب بهره کنترل کننده ها نیز بر اساس مدل کاهش یافته کواترنیون ها حول نقطه تعادل و با در نظر گرفتن فرکانس حلقه بسته سیستم بدست می-آیند. به منظور مقاوم کردن کنترل کننده در برابر اغتشاشات ناشی از تشعشعات خورشیدی، مقادیر تکین کنترل کننده LQG را در بخش LTR به سمت فیلتر کالمن میل می دهیم. نتایج نشان می دهد که کنترل کننده LQG/LTR عملکرد بهتری نسبت به کنترل کننده LQG داشته و محدوده مقاومت مناسبی در برابر اغتشاشات ایجاد می کند.