Contrôle de Rendez-vous Basé sur Luenberger avec Mesures Angulaires Uniques
Contrôleur de rendez-vous par retour de sortie pour un satellite chasseur n'utilisant que la mesure de l'angle de ligne de visée, avec reconstruction d'état via un observateur de Luenberger et validation MATLAB/Simulink.
Projet académique | Conception d'observateur, retour d'état normalisé, simulation orbitale
Télécharger le Rapport Complet (PDF)Mesure
y = theta
Mesure angulaire uniquement.
Vecteur d'état
4 états
r, r_dot, theta, theta_dot.
Estimateur
Luenberger
Reconstruction de l'état complet.
Outils
MATLAB
Simulation et validation des gains.
Problème d'Ingénierie
Rendez-vous par retour de sortie
Le contrôleur nécessite l'état relatif complet x = [r, r_dot, theta, theta_dot]^T, mais la seule sortie capteur disponible est l'angle y = theta. La position radiale et la vitesse manquantes doivent être estimées avant que le contrôle par retour d'état ne puisse fonctionner.
Problème de conditionnement numérique
Le modèle physique en mètres et secondes produisait des gains irréalistes de l'ordre de 10^15. Le projet a donc eu recours à la normalisation avant la conception du contrôleur et de l'observateur pour obtenir un comportement numérique exploitable.
Architecture de Contrôle
Analyse de faisabilité
Vérification de la commandabilité et de l'observabilité à partir de y = theta, prouvant que le problème à détection réduite est mathématiquement soluble.
Conception de gain normalisé
Conception de gains K_norm et L_norm stables après adimensionnement, avec une dynamique d'observateur fixée plus rapide que celle du contrôleur.
Validation de l'observateur
Confirmation de la convergence de l'erreur d'estimation e_x(t) -> 0, prouvant que les états estimés suivent fiablement les états réels.
Validation en boucle fermée
Validation que l'état réel du satellite x(t) converge vers zéro et que la commande se stabilise une fois le rendez-vous accompli.
Preuves de Simulation
Ce que confirment les graphiques
Les estimations de l'observateur convergent vers les états réels, l'erreur d'estimation tend vers zéro, les états physiques du satellite convergent vers la cible de rendez-vous et l'effort de commande se stabilise une fois la manœuvre terminée.
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Conclusion et Prochaines Étapes
Résultat
La simulation démontre qu'une architecture observateur-contrôleur de rendez-vous peut stabiliser un modèle de mouvement relatif 2D en utilisant uniquement des mesures angulaires. La normalisation a été l'étape clé rendant la conception numérique physiquement utilisable.
Extension logique
- Étendre le modèle à une formulation à 13 états et 6 DDL.
- Remplacer l'observateur linéaire par une fusion de capteurs EKF ou UKF.
- Contrôler simultanément les forces de translation F et les couples d'attitude tau.