كنترل وضعيت ماهواره با كنترل‌كننده تناسبي- انتگرالي-مشتقي بهبوديافته با لحاظ عدم‌قطعيت

در اين مقاله، كنترل وضعيت يك ماهواره صلب با كنترل كننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي (PID) بهبوديافته با روش مشاهده‌گر در حضور اغتشاش و با فرض عدم قطعيت مطالعه شده است. از ديناميك مرتبه اول براي مدل‌سازي چرخ عكس‌العملي به عنوان عملگر كنترلي با لحاظ كردن محدوديت عملي حداكثر گشتاور توليدي استفاده شده است. در روش مشاهده‌گر، اشباع و جمع‌شوندگي سيگنال كنترلي، با يك ضريب اصلاحي به كنترل‌كننده فيدبك شده و نهايتاً سيگنال كنترلي بهبود مي‌يابد. ضرايب كنترلي با روش بهينه‌سازي مبتني بر الگوريتم تكاملي ژنتيك با روش پنالتي و به ازاي معيار عملكرد ميانگين مطلق خطاي نشانه‌روي بدست آمده است. به منظور بررسي عملكرد، مقايسه‌اي بين كنترل كننده بهبوديافته و كنترل كننده PID كلاسيك بر حسب تغيير پارامترهاي كنترلي، نمودار صفحه فاز، چرخه حدي، عدم قطعيت‌ها، دامنه و فركانس اغتشاش خارجي انجام شده است. به منظور مقايسه منصفانه، همه شرايط در بهينه‌سازي و حل عددي در دو كنترل كننده يكسان انتخاب شده است. مقايسه نتايج، نشانگر عملكرد مناسب‌تر كنترل كننده بهبوديافته و رفع جمع‌شوندگي و اشباع در آن است. بطوري كه در مواجهه با اغتشاش و نمودار چرخه حدي عملكرد كنترل كننده بهبوديافته به وضوح قابل مقايسه با كنترل كننده كلاسيك است. علاوه بر اين عملكرد دو كنترل‌كننده مذكور در مواجهه با عدم قطعيت‌هاي ممان اينرسي ماهواره، مدل عملگر، دامنه و فركانس اغتشاشات و حداكثر مومنتوم مطالعه شده كه عموماً رفتار كنترل‌كننده بهبوديافته مناسب‌تر بوده و دقت نشانه‌روي بيشتري دارد. بطور نمونه دقت كنترل بهبوديافته تحت عدم‌قطعيت ممان اينرسي حدود 15 درصد بهتر از كنترل كلاسيك است.