دانش و فناوری هوافضا

دانش و فناوری هوافضا

رویکردی نو در طراحی کنترل پیش‌بین مقاوم با بهینه‌سازی تابع هزینه نامعین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 مجتمع برق و کامپیوتر ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 عضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
در این تحقیق، مسئله هدایت و کنترل مقاوم دوبعدی بین رهگیر و هدف، با در نظر گرفتن عیب در عملگرِ رهگیر، به‌صورت یکپارچه فرمول‌بندی و شبیه‌سازی شده است. برای حل این مسئله از الگوریتم کنترل پیش‌بین تفاضلی مقاوم استفاده شده است. برای مقاوم‌سازی سیستم در برابر عیب عملگر، این عیب در فضای حالت مدل شده و در نتیجه، تابع هزینه الگوریتم نامعین می‌شود. این تابع هزینه علاوه بر خطای ردیابی و تغییرات سیگنال کنترل، نامعینی‌های موجود در ماتریس ورودی سیستم را نیز در نظر گرفته و در افق محدودی بهینه می‌شود. در این روش، بهینه‌سازی تابع هزینه در افق محدود موجب تبدیل معادلات پیچیده دیفرانسیلی به مجموعه‌ای از معادلات جبری می‌گردد. بدین ترتیب با بهینه سازی تابع هزینه، مسئله جبران عیب در عملگر در فرایند بهینه سازی در نظر گرفته شده و در نتیجه سیگنال کنترل به دست آمده تابعی از نامعینی شده و در برابر عیب عملگر مقاوم است. روش ارائه شده ضمن حل یک مساله پیچیده‌ی بهینه‌سازی دارای سادگی و قابلیت اجرا می‌باشد. از آنجا که سیگنال کنترل به نامعینی‌های مدل وابسته است، این روش در شرایط کاهش بهره عملگرِ رهگیر به دلیل وقوع عیب، مقاومت سیستم حلقه بسته را افزایش داده و اثر خرابی عملگر را جبران می‌کند. برای تأیید عملکرد الگوریتم پیشنهادی، شبیه‌سازی‌های عددی متنوعی انجام شده و نتایج با چند روش دیگر مقایسه شده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

A Novel Approach to Robust Predictive Control Design with Uncertain Cost Function Optimization

نویسندگان English

Husam Hasan 1
Nemat Allah Ghahremani 2
Saeed Nasrollahi 1
1 , Faculty of Electrical & Computer Engineering, Malek-Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Faculty of Electrical & Computer Engineering, Malek-Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this study, the problem of robust two-dimensional integrated guidance and control between an interceptor and a target is formulated and simulated by considering actuator faults in the interceptor. A robust model predictive control algorithm is employed to address this problem. To enhance system robustness against actuator faults, the fault is modeled in the state-space representation, resulting in an uncertain cost function. This cost function, in addition to tracking error and control signal variations, also accounts for uncertainties in the system's input matrix and is optimized over a finite horizon. By optimizing the cost function within a finite horizon, the complex differential equations are transformed into a set of algebraic equations. Consequently, the actuator fault compensation is incorporated into the optimization process, and the resulting control signal becomes a function of system uncertainties, thus achieving robustness against actuator faults. The proposed method solves a complex optimization problem while maintaining simplicity and practical implementability. Since the control signal is dependent on model uncertainties, the method improves closed-loop robustness under conditions of reduced actuator effectiveness due to faults, thereby mitigating the impact of actuator failures. To validate the performance of the proposed algorithm, various numerical simulations are carried out, and compared with several other methods.

کلیدواژه‌ها English

Integrated Guidance and Control
Actuator Fault
Robust Control
Predictive Control
Uncertain Cost Function

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 تیر 1404