تنظيم ضرايب كنترل‌كننده PID و كنترل‌كننده بنگ‌بنگ با استفاده از الگوريتم ژنتيك در ماهواره‌ فرضي ارتباطي نيروي دريايي

Tuning the PID and Bangbang Controllers using Genetic Algorithm in Navy Satellite Communication

با توجه به نقش به‌سزاي ماهواره‌ها در ارتباطات دريايي به‌ويژه در سامانه موقعيت‌ياب جهاني، مهم‌ترين مساله‌اي كه درساخت و پرتاب يك ماهواره به فضا وجود دارد، هزينه بسيار زياد اين كار مي باشد. به همين دليل براي هر شركت سازنده و فرستنده، مدت زمان حيات ماهواره بسيار مهم است. عمر يك ماهواره تا حدود زيادي به كيفيت ساخت آن بستگي دارد، اما مهم‌ترين عاملي كه اين موضوع را محدود مي‌كند، مقدار سوخت حمل شده مي‌باشد. بنابراين بايد راه‌كاري صحيح براي كنترل بر مصرف سوخت و صرفه‌جويي در آن در نظر گرفته شود. كنترل‌كننده بنگ‌بنگ با تبديل سيگنال پيوسته كنترلي به صورت قطار پالس يا به عبارتي به صورت سيگنال روشنخاموش اين مهم را ممكن مي‌سازد. هر چه كنترل‌كننده مدت زمان بيشتري خاموش باشد، در مصرف سوخت صرفه‌جويي بيشتري خواهد شد. سيستم مورد مطالعه در اين مقاله، از سيستم اولين ماهواره‌ي دانشجويي كه در سال 2009 به فضا پرتاب شده است، الگوبرداري مي‌كند كه علاوه بر كنترل‌كننده بنگ‌بنگ از كنترل‌كننده PID نيز بهره مي‌گيرد. براي استفاده از ويژگي‌هاي كنترل‌كننده PID بايد ضرايب تناسبي، مشتق‌گير و انتگرالي به‌درستي و با دقت زياد تنظيم شوند. هدف اين مقاله استفاده از الگوريتم ژنتيك براي تنظيم ضرايب كنترل‌كننده‌هاي مورد استفاده در اين ماهواره مي‌باشد. نتايج شبيه‌سازي‌هاي انجام شده مبين بهبود مناسب عملكرد كنترل‌كننده‌هاي مذكور توسط الگوريتم ژنتيك است.

Given the important role of satellites in maritime communications, especially in the Global Positioning System (GPS), very high cost of the build and launch a satellite into space is the most important problem. Therefore, for each country or company, the lifetime of satellites is very important. The life of a satellite largely depends on the quality of its construction, but the most important factor that limits is the fuel which is transported. So, it should be considered to the right solution to control fuel consumption and saves it. Bangbang controller by converting continuous control signal to a pulse train, can provide the ability to save the fuel. If the controller be more time off, the fuel savings will be more. The system is studied in this paper is modeled on European Satellite Moon Orbiter (ESMO) that not only uses the Proportional Integral Derivative (PID) controller for tracking the input pitch angle, but also uses bangbang controller for reduce the activity of the thruster. The course of this paper is to using Genetic Algorithm (GA) for regulating parameters of mentioned controllers in this satellite. The simulation results indicate that GA has a good performance to optimization of the PID and bangbang controllers.