هدايت مد لغزشي با سوييچنگ سطح براي فاز نهايي ملاقات مداري در مدار نزديك به دايره

Robust Switching Surfaces Sliding Mode Guidance for Terminal Rendezvous in Near Circular Orbit

هدف از مقاله حاضر ارايه يك الگوريتم هدايت ملاقات مداري سريع، مقاوم و ايمن است. طرح حاضر نرخ همگرايي به نقطه تعادل را تا زمان رسيدن فضاپيماي تعقيب كننده به همسايگي هدف بهبود مي­بخشد. سپس، ساختار هدايت مد لغزشي مقاوم طوري تغيير مي­كند كه از تكينگي در زمان رسيدن به هدف جلوگيري كند و يك ملاقات مداري ايمن انجام پذيرد. اين تغييرات در ساختار هدايت توسط يك تابع سوييچينگ صورت مي­پذيرد. علاوه بر اين، يك تابع اشباع اصلاح شده در ساختار هدايت در بخش گسسته مد لغزشي به كار رفته است. با استفاده از تابع لياپانوف همگرايي مجانبي تضمين شده­است. شبيه‌سازي­هاي عددي براي هر دو مدل خطي و غيرخطي حركت نسبي صورت گرفته است. آنومالي ميانگين، سرعت زاويه­اي و خروج از مركزيت نيز به عنوان عدم قطعيت­هاي مساله در نظر گرفته شده­اند. در نهايت، نتايج شبيه‌سازي­هاي عددي كارايي و قوام الگوريتم هدايت پيشنهادي در حضور اغتشاشات، عدم قطعيت‌ها و غيرخطي­گري را در مقايسه با مد لغزشي متداول نشان مي­ دهد.

The present study aims to present a safe, robust and fast orbital rendezvous guidance. The scheme improves the rate of convergence to equal point until the chaser spacecraft reaches the proximity target. Then, the robust guidance structure is transformed in order to avoid singularity and provide safe rendezvous for reaching the target. Switching is conducted in the guidance scheme by utilizing a self-defined sign function. Moreover, a new modified saturation function is employed instead of the discontinuous part of the sliding mode. The Lyapunov function approach guarantees the asymptotic stability. Numerical simulations are conducted by both linear and nonlinear models of relative dynamics. Mean anomaly, angular velocity, and eccentricity of target orbit are considered as the uncertainties. Finally, the results indicate the performance and robustness of the proposed guidance in the presence of non-linearity, uncertainties, and disturbances, compared to the conventional sliding mode.