تخمین مقاوم حالات وضعی و انتقالی مریخ نشین

مسئله فرود دقیق بر سیاره مریخ یکی از مسائل بسیار مهم جاری و آتی صنعت فضایی است. عملکرد موفق زیرسیستم کنترل مریخ نشین، نیازمند اطلاعات دقیقی از حالات انتقالی و وضعی وسیله است. اما به واسطه عدم قطعیت های سیستمی و محیطی همچون دینامیک نامعین اتمسفر، ناوبری مریخ نشین با چالش هایی مواجه است. عملکرد تخمین گرهای متداول مبتنی بر فیلتر کالمن در حضور عدم قطعیت به شدت افت کرده و حتی واگرا می شوند. از این رو، مقاله حاضر به ارائه یک الگوریتم تخمین مقاوم در برابر عدم قطعیت های موجود برای سیستم فرود خودکار سیاره نشین پرداخته است. این الگوریتم که در ابتدا بر مبنای چارچوب کاری کنترل ساختار متغیر ایجاد شده و Smooth variable structure filter (SVSF) نامیده می شود، ابتدا با فیلتر Cubature Kalman filter (CKF) ترکیب شده ودر ادامه برای هر سیستم غیرخطی با بعد اندازه گیری دلخواه اصلاح شده است. بدین ترتیب، الگوریتم پیشنهادی مقاله حاضر، قیود SVSF موجود شامل الزام برابری بعد بردار اندازه گیری و حالت و همچنین نیاز به الگوی خطی برای سیستم اندازه گیری را حذف می نماید. مریخ نشین به عنوان یک جسم صلب با دینامیک کوپل انتقالی و وضعی توصیف شده است و قیود هندسی محل فرود نیز در فرآیند تخمین لحاظ شده است. نتایج به دست آمده از فیلتر توسعه داده شده با خروجی های فیلتر غیرخطی متداول Extended Kalman filter (EKF) در حضور عدم قطعیت های مختلف اعم از خطای شرایط اولیه، عدم قطعیت اتمسفری و مدل سازی نیروهای آیرودینامیکی قیاس شده است. خروجی های به دست آمده از شبیه سازی مونتکارلو به وضوح مبین عملکرد مطلوب الگوریتم مقاوم پیشنهادی در حضور عدم قطعیت ها است.

کلیدواژه ها:

تخمین مقاوم ، فرود بر سیاره ، فیلتر کالمن مکعبی ، فیلتر ساختار متغیر ، فیلتر غیرخطی