طراحی سامانههای فضایی: فضاپیماها، ماهوارهها، ایستگاههای فضایی وتجهیزات آنها
حجت طائی؛ امیرحسین آدمی؛ منصور حضوری
دوره 14، شماره 4 ، دی 1400، ، صفحه 85-98
چکیده
نیاز به افزایش قابلیت اطمینان و الزامات ایمنی، باعث شده است روش طراحی مبتنی برقابلیت اطمینان به طور فزایندهای مورد استفاده قرارگیرد. در این پژوهش، طراحی بهینه چندموضوعی مبتنی برقابلیت اطمینان برای سامانه پیشرانش دومولفهای مورد بررسی قرار گرفته است. تابع هدف مسئله کمینه نمودن جرم سیستم و قیود طراحی، ضربه کل و دمای دیواره محفظهاحتراق ...
بیشتر
نیاز به افزایش قابلیت اطمینان و الزامات ایمنی، باعث شده است روش طراحی مبتنی برقابلیت اطمینان به طور فزایندهای مورد استفاده قرارگیرد. در این پژوهش، طراحی بهینه چندموضوعی مبتنی برقابلیت اطمینان برای سامانه پیشرانش دومولفهای مورد بررسی قرار گرفته است. تابع هدف مسئله کمینه نمودن جرم سیستم و قیود طراحی، ضربه کل و دمای دیواره محفظهاحتراق است. جهت اعمال عدم قطعیتها و نشان دادن قابلیت اطمینان مسئله نسبت به آنها از روش شبیهسازی مونت کارلو استفاده شدهاست. در این مقاله بعد از طراحی سامانه پیشرانش دومولفهای نتایج جرمی، عملکردی و هندسی به تفکیک برای طراحی بهینه، طراحی مبتنی بر قابلیت اطمینان و طراحی بهینه مبتنی بر قابلیت اطمینان بیان میگردد. در ادامه با توجه نتایج، مفاهیم و تعاریف روشهای طراحی مورد مقایسه و بحث قرار می گیرد و نشان داده میشود که روش طراحی بهینه مبتنی بر قابلیت اطمینان ضمن داشتن جرم مطلوب دارای قابلیت اطمینان لازم است.
طراحی سامانههای فضایی: فضاپیماها، ماهوارهها، ایستگاههای فضایی وتجهیزات آنها
حجت طائی؛ محمود حقیقت اصفهانی؛ سجاد یادگاری دهکردی
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1400، ، صفحه 39-50
چکیده
در طراحی، ایجاد یک زبان مشترک میان موضوعات مختلف مهندسی، درنظر گرفتن ترجیحات ذهنی طراح/مشتری و بهرهگیری کامل از مزایای روشهای MDO؛ ازمهمترین فاکتورهابرای دستیابی به نتایج منطقی میباشد.دراین مقاله،یک رویکرد جامع ترجیحمحور طراحی ارائه میشودکه تلاش دارددرساختاری دومرحلهای و با بهرهگیری از دوبهینهساز تودرتو،شاخصهای ...
بیشتر
در طراحی، ایجاد یک زبان مشترک میان موضوعات مختلف مهندسی، درنظر گرفتن ترجیحات ذهنی طراح/مشتری و بهرهگیری کامل از مزایای روشهای MDO؛ ازمهمترین فاکتورهابرای دستیابی به نتایج منطقی میباشد.دراین مقاله،یک رویکرد جامع ترجیحمحور طراحی ارائه میشودکه تلاش دارددرساختاری دومرحلهای و با بهرهگیری از دوبهینهساز تودرتو،شاخصهای انتزاعی راکه درقالب بیشینهسازی مفهوم رضایت طراح/مشتری بیان میگردند،درکناراهداف عملیاتی که درقالب یک معیار کارایی فرمولبندی میشود؛تامین نماید.درمرحله اول روشCPD، بابهرهگیری ازمفهوم رضایت،ترجیحات ذهنی طراح/مشتری درقالب روابط فازی بهشکل شاخصهای الزامی و آرمانی تعریف میگردند.از آنجایی که نتایج حاصل از این مرحله، غیردقیق هستند؛درمرحله دوم تلاش میشودتاباتعریف یک معیارکارایی و تبیین پارامترهای نگرش،مصالحههای لازم درجهت ارضای ترجیحات طراح/مشتری بهمنظور دستیابی به یک طرح بهینه انجام پذیرد.روش مذکوردرطراحی یک حامل برای ارسال محموله 1200کیلوگرمی به مدار 750 کیلومتری پیادهسازی شده است.برای ارزیابی پاسخها، فرآیند طراحی حامل با استفاده از رویکردMDOوچارچوب همهباهم(AAO) نیز انجام گرفته است.مقایسه نتایج نشان میدهد که علیرغم بیشتر بودن جرم حامل طراحی شده به روشCPD،رضایت سراسری این طرح بیشتربوده وترجیحات طراح/مشتری ارضا شدهاند.
طراحی سامانههای فضایی: فضاپیماها، ماهوارهها، ایستگاههای فضایی وتجهیزات آنها
حجت طائی؛ پوریا شکرالهی
دوره 13، شماره 2 ، تیر 1399، ، صفحه 87-96
چکیده
در این مقاله فاز نهایی عملیات ملاقات و اتصال مداری مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی، کنترل موقعیت فضاپیمای تعقیبکننده میباشد بهگونهای که این فضاپیما در سریعترین زمان ممکن یا به عبارت دیگر با پیمودن یک مسیر بهینه به فضاپیمای هدف برسد. از دیگر مقاصد این مقاله، حداقل مصرف انرژی میباشد. در شبیهسازی دینامیک از معادلات ...
بیشتر
در این مقاله فاز نهایی عملیات ملاقات و اتصال مداری مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی، کنترل موقعیت فضاپیمای تعقیبکننده میباشد بهگونهای که این فضاپیما در سریعترین زمان ممکن یا به عبارت دیگر با پیمودن یک مسیر بهینه به فضاپیمای هدف برسد. از دیگر مقاصد این مقاله، حداقل مصرف انرژی میباشد. در شبیهسازی دینامیک از معادلات کلوزی ویلشایر خطی استفاده شده است.درمجموعه معادلات کلوزی ویلشایرخطی، تغییر در هر یک از دو راستای X یا Y منجر به تغییر راستای دیگر شده و بر روی عملیات اتصال تاثیر خواهد گذاشت. برای دستیابی به اهداف، متغیرهای موجوددر مسئله باید بهینه شوند. جهت بهینهسازی متغیرها از دو روش الگوریتم ژنتیک و ازدحام ذرات بهره گرفته شده است. فضاپیمای تعقیبکننده دارای عملگرهای تراستر با ساختار مدولاتور PWPF در نظر گرفته شده و اتصال به یک فضاپیما با موقعیت ثابت، هدف اصلی مسئله است. روش کنترلی مورد استفاده روش LQR بوده که پارامترهای آن نیز جزء متغیرهایی هستند که بهینه خواهند شد. در نهایت برای ارزیابی شرایط واقعی، با اعمال عدم قطعیت بر روی خروجی تراسترها نتایج بررسی میشوند.
امیرحسین آدمی؛ حجت طائی؛ منصور حضوری
دوره 12، شماره 1 ، فروردین 1398، ، صفحه 41-53
چکیده
با توجه به اهمیت حضور عدم قطعیت ها در طراحی سیستم های پیچیده مهندسی، در این پژوهش، روند طراحی بهینه چندموضوعی سیستم پیشرانش دومولفهای در حضور عدم قطعیت ها ارائه میگردد که علاوه بر کمینه نمودن جرم سیستم از مقاومت مطلوبی نسبت به عدم قطعیت ها برخوردار باشد. براین اساس روندنمای طراحی چندموضوعی سیستم پیشرانش دومولفه ...
بیشتر
با توجه به اهمیت حضور عدم قطعیت ها در طراحی سیستم های پیچیده مهندسی، در این پژوهش، روند طراحی بهینه چندموضوعی سیستم پیشرانش دومولفهای در حضور عدم قطعیت ها ارائه میگردد که علاوه بر کمینه نمودن جرم سیستم از مقاومت مطلوبی نسبت به عدم قطعیت ها برخوردار باشد. براین اساس روندنمای طراحی چندموضوعی سیستم پیشرانش دومولفه ای در دو حالت طراحی بهینه و طراحی بهینه مقاوم نشان داده میشود. سپس با اعمال عدم قطعیت ها، نتایج جرمی، عملکردی و هندسی سیستم پیشرانش به تفکیک برای طراحی بهینه، طراحی مقاوم و طراحی بهینه مقاوم بیان میگردد. با توجه به نتایج نشان داده میشود که کمترین جرم در حالت طراحی بهینه اتفاق میافتد. اما با اعمال عدم قطعیت ها در این نقطه مشاهده می گردد که کمترین مقاومت و قابلیت اطمینان را دارا می باشد. همچنین سعی میشود تفاوت مفاهیم طراحی مقاوم و طراحی بهینه مقاوم به کمک نتایج تشریح شود.
حجت طائی؛ منصور حضوری؛ امیرحسین آدمی
دوره 10، شماره 2 ، شهریور 1396، ، صفحه 53-63
چکیده
سامانة پیشرانش هیدرازینی از پرکاربردترین سامانههای پیشرانش تکمؤلفهای است. این سامانه هزینة پایین و جرم کمی دارد و به دلیل ضربة مخصوص بالا و واکنشپذیری سریعی که از خود نشان میدهد در کنترل ماهوارهها و ماهوارهبرها استفاده میشود. در پژوهش حاضر به طراحی بهینة یک سامانة پیشرانش تکمؤلفهای هیدرازینی با اهداف به ...
بیشتر
سامانة پیشرانش هیدرازینی از پرکاربردترین سامانههای پیشرانش تکمؤلفهای است. این سامانه هزینة پایین و جرم کمی دارد و به دلیل ضربة مخصوص بالا و واکنشپذیری سریعی که از خود نشان میدهد در کنترل ماهوارهها و ماهوارهبرها استفاده میشود. در پژوهش حاضر به طراحی بهینة یک سامانة پیشرانش تکمؤلفهای هیدرازینی با اهداف به حداقل رساندن جرم و حداکثر کردن ضربه کل در چارچوب روش بهینهسازی طراحی چندموضوعی و روش ترتیبی پرداخته شده است. ضمن اینکه اصول روش طراحی چندموضوعی و ترتیبی در این مقاله بیان شده است؛ سعی شده تا تأثیر المانهای مختلف را روی اهداف طراحی بررسی کرده و مقدار بهینه بهدست آمده در هر کدام از ساختارهای طراحی را از جوانب مختلف مقایسه کنیم. شایان ذکر است روند طراحی به دو صورت تک هدفی و دو هدفی صورت گرفته است؛ که از این زاویه نیز روش طراحی بهینه چند موضوعی با روش طراحی ترتیبی برای سامانة پیشرانش تکمؤلفهای هیدرازینی مقایسه میشود.
حجت طائی؛ مهران میرشمس؛ مهدی قبادی؛ محمد امین وحید دستگردی؛ حسن حقی
دوره 8، شماره 4 ، دی 1394، ، صفحه 35-44
چکیده
This article describes the details of a Tri-axial Spacecraft Simulator Testbed (TSST) that has been developed as part of a research program on spacecraft multi-body rotational dynamics and control in Space Research Laboratory (SRL) at K. N. Toosi University of Technology. This dumbbell style simulator includes a variety of components: spherical air-bearing, inertial measurement unit (IMU), rechargeable battery, reaction wheels (RW), on-board computer (OBC) and balancing masses. In this paper, an attitude control problem for the spacecraft simulator actuated by three reaction wheels is studied. ...
بیشتر
This article describes the details of a Tri-axial Spacecraft Simulator Testbed (TSST) that has been developed as part of a research program on spacecraft multi-body rotational dynamics and control in Space Research Laboratory (SRL) at K. N. Toosi University of Technology. This dumbbell style simulator includes a variety of components: spherical air-bearing, inertial measurement unit (IMU), rechargeable battery, reaction wheels (RW), on-board computer (OBC) and balancing masses. In this paper, an attitude control problem for the spacecraft simulator actuated by three reaction wheels is studied. Under the assumption of uniform gravity and frictionless air-bearing environment, reaction wheels generate control moments about the roll, pitch and yaw axes of the base body. The control objective is to perform attitude commands sent from users with the least power consumption and a high precision. To handle the non-linear model, a Linear Quadratic Ricatti (LQR) controller has been programmed and it efficaciously controlled the computer-modeled simulator for any given slewing maneuver. This control approach has been developed to facilitate the system to accomplish large-angle, three-axis slewing maneuvers using RWs as effective actuators.