1
مجتمع برق و کامپیوتر، دانشگاه مالک اشتر، تهران ایران
2
مجتمع برق و کامپیوتر
چکیده
در این پژوهش، از دو فیلتر ذره‌ای به‌منظور تخمین حالت و کنترل وضعیت یک پرتابه با عملگر جابه‌جایی جرم ارائه شده است. ازآنجایی‌که معادلات دینامیکی جسم پرنده با عملگر جابه‌جایی جرم غیرخطی است، بنابراین از تخمینگر و کنترل‌کننده غیرخطی استفاده شده است. فیلتر اول با استفاده از اندازه‌گیری زاویه و جابه‌جایی جرم همراه با نویز به‌عنوان مشاهدات وظیفه تخمین زاویه، سرعت زاویه‌ای، جابه‌جایی جرم و سرعت جابه‌جایی جرم را بر عهده دارد. در پژوهش انجام‌شده، مسئله کنترل پیش‌بین غیرخطی به یک مسئله بهینه‌سازی دینامیکی تبدیل‌شده و سپس، در هر گام زمانی، بهترین سیگنال کنترل به‌صورت برخط با استفاده از فیلتر ذره‌ای دوم در افق محدود محاسبه و به سامانه اعمال می‌شود. تابع هزینه استفاده‌شده برای فیلتر اول خطای مقادیر اندازه‌گیری‌شده و محاسبه‌شده توسط هر ذره درنظرگرفته شده است. همچنین، تابع هزینه در مسئله کنترل پیش‌بین برای هر ذره متشکل از خطای ردگیری زاویه و تلاش کنترلی است. نتایج شبیه‌سازی برای سناریوهای انجام‌شده نشان می‌دهد که الگوریتم ارائه‌شده برای حل مسئله غیرخطی کنترل وضعیت وسیله با عملگر جابه‌جایی جرم عملکرد در حضور نویز گوسی و غیر گوسی خوبی دارد. همچنین، با توجه به تصادفی بودن ماهیت مسئله تحلیل آماری نتایج با استفاده از شبیه‌سازی مونت‌کارلو انجام شده است.
Sofyali, A., Jafarov, E. M., Wisniewski, R., "Robust and Global Attitude Stabilization of Magnetically Actuated Spacecraft Through Sliding Mode,” Aerosp Sci Technol, Vol. 76, No. 1, pp. 91–104, 2018.##
Petrich, J., Stilwell, D. J., "Robust Control for an Autonomous Underwater Vehicle that Suppresses Pitch and Yaw Coupling,” Ocean Eng., Vol. 38, No. 1, pp. 197–204, 2011.##
Mao, Q., Dou, L., Zong, Q., & Ding, Z., "Attitude Controller Design for Reusable Launch Vehicles During Reentry Phase via Compound Adaptive Fuzzy H-infinity Control,” Aerosp Sci Technol, Vol. 72, No. 1, pp. 36–48, 2018.##
Menon, P. K., Sweriduk, G. D., Ohlmeyer, E. J., Malyevac, D. S., "Integrated Guidance and Control of Moving-Mass Actuated Kinetic Warheads,” J. Guid. Control Dyn., Vol. 27, No. 1, pp. 118–126. 2004.##
Vaddi, S., "Moving Mass Actuated Missile Control Using Convex Optimization Techniques,” AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, p. 6575, 2006.##
Childs, D. W., "A Movable-Mass Attitude-Stabilization System for Artificial-g Space Stations,” J Spacecr Rockets, Vol. 8, No.. 8, pp. 829–834, 1971.##
Chesi, S., Gong, Q., Pellegrini, V., Cristi, R., Romano, M., "Automatic Mass Balancing of a Spacecraft Three-axis Simulator: Analysis and Experimentation,” J. Guid. Control Dyn., Vol. 37, No.. 1, pp. 197–206, 2014.##
Kargarfar A., Azizi M., "Conceptual Design of Attitude Control of Spacecraft Based on Moving Mass,” Technology in Aerospace Engineering, Iran, Vol. 4, No. 7, pp. 27–35, 2018, (in Persian).##
Nasrollahi S., khooshehmehri A., "Projectile Control with Moving Mass Actuator Using Feedback Linearization Controller,” Fifth International Conference on Electrical, Computer and Mechanical Engineering, Iran,2020, (in Persian).##
Hodapp Jr, A. E., "Passive Means for Stabilizing Projectiles with Partially Restrained Internal Members,” J. Guid. Control Dyn., Vol. 12, No. 2, pp. 135–139, 1989.##
Frost, G., Costello, M., "Control Authority of a Projectile Equipped with an Internal Unbalanced part", J. Dyn. Sys., Meas., Control, Vol. 128, No. 4, pp.1005-1012, 2006.##
Jia-Wang, L. I., Bao-Wei, S., Cheng, S., "Tracking Control of Autonomous Underwater Vehicles with Internal Moving Mass,” Acta Automatica Sinica, Vol. 34, No. 10, pp. 1319–1323, 2008.##
Erturk, S. A., Dogan, A., "Trim Analysis of a Moving-Mass Actuated Airplane in Steady Turn,” 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, pp. 622, 2013.##
Gao, C., Jing, W., Wei, P., "Research on Application of Single Moving Mass in the Reentry Warhead Maneuver,” Aerosp. Sci. Technol, Vol. 30, No. 1, pp. 108–118, 2013.##
Chen, L., Zhou, G., Yan, X. J., Duan, D. P., "Composite Control of Stratospheric Airships with Moving Masses", J. Aircr, Vol. 49, No.. 3, pp. 794–801, 2012.##
Li, J., Chen, S., Li, C., Gao, C., Jing, W., "Adaptive Control of Underactuated Flight Vehicles with MovingMass,” Aerosp. Sci. Technol, Vol. 85, No. 1, pp. 85, 75–84, 2019.##
ElGohary, A., "Optimal Control of the Rotational Motion of a Rigid Body Using Euler Parameters with the Help of Rotor System,” Eur. J. Mech. A-Solid, Vol. 24, No. 1, pp. 111–125, 2005.##
Janssens, F. L., van der Ha, J. C., "Stability of Spinning Satellite Under Axial Thrust and Internal Mass Motion,” Acta Astronautica, Vol. 94, No. 1, pp. 502–514, 2014.##
Janssens, F. L., van der Ha, J. C. "Stability of Spinning Satellite Under Axial Thrust, Internal Mass Motion, and Damping,” J. Guid. Control Dyn., Vol. 38, No. 4, pp. 761–771, 2015.##
Mohammadi, A., Tayefi, M., Kashani, H., "Rate Regulation of a Suborbital Reentry Payload by Moving-Mass Actuators,” P. I. Mech. Eng. G-J. Aer., Vol. 227, No. 1, pp. 80–92, 2013.##
Gao, C., Li, J., Fan, Y., Jing, W., "Immersion and Invariance-Based Control of Novel Moving-Mass Flight Vehicles,” Aerosp. Sci. Technol., Vol. 74, No. 1, pp. 63–71, 2018.##
Dong, K., Zhou, J., Zhou, M., Zhao, B., "Roll Control for Single Moving-Mass Actuated Fixed-trim Reentry Vehicle Considering Full State Constraints", Aerosp. Sci. Technol., Vol. 94, p.105365, 2019.##
Yang, M., Li, G., Wang, S., Chao, T., "Prescribed Performance Control Scheme for Fixed Trim Reentry Vehicle with Actuator Input and Power Constraints,” Aerosp. Sci. Technol., Vol. 104, No. 1, p. 105972, 2020.##
Arulampalam, B., "Beyond the Kalman Filter: Particle Filters for Tracking Applications", Artech House press, London, 2004.##
Arulampalam, M., & Maskell, S., "A Tutorial on Particle Filters for Online Nonlinear/non-Gaussian Bayesian Tracking", IEEE Trans. Signal Process, Vol. 50, No. 2, pp. 174-188, 2002.##
نصرالهی, سعید, & خوشه مهری, آیلار. (1400). تخمین و کنترل وضعیت یک پرتابه با عملگر جابه‌جایی جرم با استفاده از تخمینگر و کنترل‌کننده پیش‌بین مبتنی بر فیلتر ذره‌ای. مکانیک هوافضا, 17(3), 45-56.
MLA
سعید نصرالهی; آیلار خوشه مهری. "تخمین و کنترل وضعیت یک پرتابه با عملگر جابه‌جایی جرم با استفاده از تخمینگر و کنترل‌کننده پیش‌بین مبتنی بر فیلتر ذره‌ای". مکانیک هوافضا, 17, 3, 1400, 45-56.
HARVARD
نصرالهی, سعید, خوشه مهری, آیلار. (1400). 'تخمین و کنترل وضعیت یک پرتابه با عملگر جابه‌جایی جرم با استفاده از تخمینگر و کنترل‌کننده پیش‌بین مبتنی بر فیلتر ذره‌ای', مکانیک هوافضا, 17(3), pp. 45-56.
VANCOUVER
نصرالهی, سعید, خوشه مهری, آیلار. تخمین و کنترل وضعیت یک پرتابه با عملگر جابه‌جایی جرم با استفاده از تخمینگر و کنترل‌کننده پیش‌بین مبتنی بر فیلتر ذره‌ای. مکانیک هوافضا, 1400; 17(3): 45-56.
)
