ORIGINAL_ARTICLE
طراحی بهینه چندموضوعی پیکربندی کپسول بازگشتی در حضور عدم قطعیت
در این پژوهش، بهینه سازی مقاوم چندموضوعی پیکربندی کپسول بازگشتی با توجه به ملاحظات آیروترمودینامیک، مسیر، پایداری و هندسه بصورت چندهدفه انجام شده است. بیشینه سازی بازده حجمی، کمینه سازی ضریب بالستیک و بیشینه سازی پایداری استاتیکی کپسول بازگشتی اهداف در نظر گرفته شده در فرایند بهینه سازی مقاوم پیکربندی کپسول بازگشتی در حضور عدم قطعیت ها می باشند؛علاوه بر این، قیودی در زمینه های هندسه، بار حرارتی و ضریب بار در فرایند بهینه سازی لحاظ شده اند. برای کاهش زمان و هزینه بهینه سازی مقاوم، از روش شبیه سازی مونت کارلو تطبیقی استفاده شده تا تعداد ارزیابی های مورد نیاز در حین بهینه سازی مقاوم کاهش یابد. با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه مقید، مجموعه ای از پیکربندی های بهینه مقاوم کپسول بازگشتی بدست می آیند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که عملکرد پیکربندی های بهینه مقاوم حاصله به نحوی است که قیود درنظرگرفته شده حتی در حضور عدم قطعیت ها با سطح اطمینان 8/99% نقض نمی شوند.
https://jsst.ias.ir/article_184792_bfa92b7df9fcd2aec10094dda7eb130e.pdf
2019-12-22
1
17
10.30699/jsst.2019.86093
بهینه سازی مقاوم
عدم قطعیت
بهینه سازی چندموضوعی
بهینه سازی چندهدفه
کپسول بازگشتی
سید حامد
هاشمی مهنه
hmehne@ari.ac.ir
1
دانشیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
امیر رضا
قائد امینی هارونی
amirghaedamini@gmail.com
2
دانشجوی دکتری، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
AUTHOR
Ridolfi, E. Mooij, D. Dirkx, S. Corpino, Robust multi-disciplinary optimization ofunmanned entry capsules, AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference, 2012.
1
Sudmeijer, E. Mooij, Shape Optimization for a Small Experimental Re-entry Module, AIAA/AAAF 11th International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, 2002.
2
Sun, G. Zhang, N. Vlahopoulos, S. B. Hong, Multi-disciplinary design optimization under uncertainty for thermal protection system applications, 11th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference, 2006.
3
Akhtar, H. Linshu, An efficient evolutionary multi-objective approach for robust design of multi-stage space launch vehicle, 11th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference, p. 7073, 2006.
4
Zhang, J. He, N. Vlahopoulos, Multidisciplinary design under uncertainty for a hypersonic vehicle, 13th AIAA/ISSMO multidisciplinary analysis optimization conference, 2010.
5
Jodei, M. Ebrahimi, J. Roshanian, Multidisciplinary design optimization of a small solid propellant launch vehicle using system sensitivity analysis,Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 38, No. 1, pp. 93-100, 2009.
6
Ebrahimi, M. R. Farmani, J. Roshanian, Multidisciplinary design of a small satellite launch vehicle using particle swarm optimization,Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 44, No. 6, pp. 773-784, 2011.
7
M. Ryan, M. J. Lewis, K. H. Yu, Comparison of robust optimization methods applied to hypersonic vehicle design, Journal of Aircraft, Vol. 52, No. 5, pp. 1510-1523, 2015.
8
Luo, J. Zheng, Efficient MOEAs with an adaptive sampling technique in searching robust optimal solutions, In Intelligent Control and Automation, 7th World Congress on, IEEE, pp. 117-123, 2008.
9
A. Zang, M. J. Hemsch, M. W. Hilburger, S. P. Kenny, J. M. Luckring, P. Maghami, S. L. Padula, W. J. Stroud, Needs and opportunities for uncertainty-based multidisciplinary design methods for aerospace vehicles, Technical Report TM-2002-211462, NASA, 2002.
10
Tang, J. Périaux, Uncertainty based robust optimization method for drag minimization problems in aerodynamics, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 217, pp. 12-24, 2012.
11
G. Crespo, D. M. Bushnell, Optimization of Systems with Uncertainty: Initial Developments for Performance, Robustness and Reliability Based Designs, 2002.
12
Roshanian, M. Ebrahimi and E.Bataleblu, " Survey on Nondeterministic Optimal Design and Its Applications in the Aerospace Industry," Journal of Space Science and Technology, Vol. 4, No. 3 & 4, Fall 2011 and Winter 2012.
13
Padula, W. Li, Options for robust airfoil optimization under uncertainty, 9th AIAA/ISSMO Symposium on Multidisciplinary Analysis and Optimization, p. 5602, 2002.
14
Jin, J. Branke, Evolutionary optimization in uncertain environments-a survey, IEEE Transactions on evolutionary computation, Vol. 9, No. 3, pp. 303-317, 2005.
15
M. Zentner, A design space exploration process for large scale, multi-objective computer simulations, PhD Thesis, Georgia Institute of Technology, 2006.
16
Hassan, W. Crossley, Spacecraft reliability-based design optimization under uncertainty including discrete variables, Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 45, No. 2, pp. 394-405, 2008.
17
D. McKay, R. J. Beckman, W. J. Conover, A comparison of three methods for selecting values of input variables in the analysis of output from a computer code, Technometrics, Vol. 42, No. 1, pp. 55-61, 2000.
18
H. Halton, On the efficiency of certain quasi-random sequences of points in evaluating multi-dimensional integrals, Numerische Mathematik, Vol. 2, No. 1, pp. 84-90, 1960.
19
Kocis, W. J. Whiten, Computational investigations of low-discrepancy sequences, ACM Transactions on Mathematical Software (TOMS), Vol. 23, No. 2, pp. 266-294, 1997.
20
E. Melchers, Simulation in time-invariant and time-variant reliability problems, Reliability and Optimization of Structural Systems’ 91, pp. 39-82, Springer, 1992.
21
Y-T. Wu, Computational methods for efficient structural reliability and reliability sensitivity analysis, AIAA journal, Vol. 32, No. 8, pp. 1717-1723, 1994.
22
Dirkx, E. Mooij, Continuous aerodynamic modelling of entry shapes, AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, 2011.
23
Theisinger, R. D. Braun, Multi-objective hypersonic entry aeroshell shape optimization, Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 46, No. 5, pp. 957-966, 2009.
24
E. Theisinger, R. D. Braun, Hypersonic entry aeroshell shape optimization, MS Special Problems Report,Vol. 12,Georgia Institute of Technology, 2007.
25
R. Ghaedamini Harouni, S. H. Hashemi Mehne, Multi-Disciplinary Multi-Objective Shape Optimization of Orion Type Re-entry Capsule, Modares Mechanical Engineering, Vol. 19, No. 3, pp. 665-675, 2019.
26
Dirkx, E. Mooij, Optimization of entry-vehicle shapes during conceptual design,Acta Astronautica, Vol. 94, No. 1, pp. 198-214, 2014.
27
B. Craidon, A description of the Langley wireframe geometry standard (LaWGS) format, Technical Report TM 85767, NASA, 1985.
28
Theisinger, R. Braun, I. Clark, Aerothermodynamic Shape Optimization of Hypersonic Entry Aeroshells, 13th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis Optimization Conference, 2010.
29
E. Gentry, D. N. Smyth, W. R. Oliver, The Mark IV Supersonic-Hypersonic Arbitrary-Body Program. Volume II- Program Formulation, AFFDL-TR-73-159, USAF Flight Dynamics Laboratory, 1973.
30
A. Fay, Theory of stagnation point heat transfer in dissociated air, Journal of the Aeronautical Sciences, Vol. 25, No. 2, pp. 73-85, 1958.
31
Ashley, Engineering analysis of flight vehicles, Courier Corporation, 1992.
32
L. Hankey, Re-entry aerodynamics, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1988.
33
J. Regan, S. M. Anandakrishnan, Dynamics of atmospheric re-entry, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1993.
34
S. ATMOSPHERE, NOAA-S/T76-1562, US Government Printing Office, Washington, DC, 1976.
35
Nosratollahi, M. Mortazavi, A. Adami, M. Hosseini, Multidisciplinary design optimization of a reentry vehicle using genetic algorithm, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, Vol. 82, No. 3, pp. 194-203, 2010.
36
Deb, A. Pratap, S. Agarwal, T. A. M. T. Meyarivan, A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: NSGA-II, IEEE Transaction on Evolutionary Computation, Vol. 6, No. 2, pp. 182-197, 2002.
37
Adami, M. Nosratollahi, M. Mortazavi, M. Hosseini, Multidisciplinary design optimization of a manned reentry mission considering trajectory and aerodynamic configuration, Proceedings of 5th International Conference on Recent Advances in Space Technologies - RAST2011, IEEE, pp. 598-603, 2011.
38
J. Bertin, Hypersonic aerothermodynamics, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1994.
39
J. Sellers, W. J. Astore, R. B. Giffen, W. J. Larson, Understanding space: an introduction to astronautics, Primis, 2000.
40
W. Tang, M. Orlowski, J. M. Longo, P. Giese, Aerodynamic optimization of re-entry capsules, Aerospace science and technology, Vol. 5, No. 1, pp. 15-25, 2001.
41
ORIGINAL_ARTICLE
کنترل ترکیبی PID-FUZZY پرواز آرایشمند فضاپیماها با هدف انحراف مسیر سیارک فضایی
در این مقاله کنترل پرواز آرایشمند فضاپیماها با به کارگیری کنترل هیبریدی PID-FUZZY مورد بررسی قرار گرفته است. انحراف و تغییر مسیر سیارکهای فضایی که باالقوه تهدیدی برای حیات بر روی کره زمین محسوب میشوند، در تحقیقات علمی اخیر به طور فعالی پیگیری شده است. برای انجام مأموریت مشروحه، تاکنون روشهای متعددی پیشنهاد شدهاند که در این بین استفاده از کشنده گرانشی شاخص است و از این رو در مقالة حاضر از این روش بهره گرفته شده است. فناوری پرواز آرایشمند فضاپیماها تابع معادلات دینامک نسبی است که برای کنترل فعال آن نیز روشهای گوناگونی به کار گرفته شدهاند. در این مقاله از کنترلکننده PID که کنترلری با کاربرد گسترده در صنایع گوناگون است و ذاتاً دارای خواص مقاوم بودن نیز هست، به عنوان کنترلکننده پایه بهره گرفته شده است و نیز برای بهبود تنظیم ضرایب آن از کنترل فازی استفاده شده که نتایج حاصله از شبیهسازی، بیانگر بهبود عملکرد کنترلکننده ترکیبی به طرزی مؤثر است.
https://jsst.ias.ir/article_184796_485542f4d2c8a23ea0ee092f64e98e6b.pdf
2019-12-22
19
33
10.30699/jsst.2020.1155
تغییر مسیر سیارک فضایی
سیارک آپوفیس
پرواز آرایشمند فضاپیماها
دینامیک حرت نسبی
منطق فازی
کنترل PID-FUZZY
جواد
شمس
luftwaffe.jg52@gmail.com
1
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
جعفر
روشنی یان
roshanian@kntu.ac.ir
2
استاد، دانشکده مهندسی هوافضا، صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Lawden, D. F., “Optimal trajectories for space navigation,” butterworths, london, 1963, pp. 77–86." Near-Earth Objects Survey and Deflection Analysis of Alternatives," NASA, Mar. 2007.
1
[2] Inalhan, G., Tillerson, M. and How, J. P., “Relative dynamics and controlof spacecraft formations in eccentric orbits,” Journal of Guidance,Control, and Dynamics, Vol. 25, No. 1, 2002, pp. 48–59.
2
[3] Spencer, D., “The effects of eccentricity on the evolution of an orbiting debris cloud,” American Astronautical Society, AAS Paper 87-473, Aug. 1987. Formation Flying Design and Evolution,” Journal of spacecraft and rockets, 2001
3
[4] Vadali, S.S., Sirinivas, R. and Alfriend, K. T., “Formation flying: accomodating nonlinearity and eccentricity perturbation”, Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 26, No. 2, 2003, p. 224.
4
[5] Kang, J., Meng, W., Abraham, A. and Liu, H., “An adaptive PID neural network for complex nonlinear system control,” Neurocomputing, Vol. 135, July 2014, pp. 79-85, 2014.
5
[6] Prakash, J. and Srinivasan, K., “Design of nonlinear PID controller and nonlinear model predictive controller for a continuous stirred tank reactor”, ISA Transactions, Vol. 48, No. 3, 2009, pp. 273-282.
6
[7] Jin, C. Y., Ryu, K. H., Sung, S. W., Lee, J. and Lee, I. B., “PID auto-tuning using new model reduction method and explicit pid tuning rule for a fractional order plus time delay model”, Journal of Process Control, Vol. 24, No. 1, pp. 113-128.
7
[8] Bardini. M. and Nagar, M., “Interval type-2 fuzzy PID controller for uncertain nonlinear inverted pendulum system,” ISA Transactions, Vol. 53, No. 3, 2014, pp.732-743.
8
[9] Zhao, Z.Y., Tomizuka, M. and Isaka, S., “Fuzzy Gain Scheduling of PID controllers, IEEE Transactions on Systems, Man a,d Cybernetics, Vol. 23, No. 5, September/October 1993, pp. 1392-1398.
9
[10] Ulybyshev, Y., “Long-Term Formation Keeping of Satellite Constellation Using Linear-Quadratic Controller”, J. Guid., Contr. & Dyn., Vol. 21, No. 1, 1998, pp. 109-115.
10
[11] Marcio, S., Quiz, D., Kapila, V. and Yan, Y., “Adaptive Nonlinear Control of Multiple Spacecraft Formation Flying”, Journal of Guidance,Control and Dynamics, Vol 23, No 3, May-June 2000, p. 385.
11
[12] Shin, j.H. and Kim, H.J., “Nonlinear Model Predictive Formation Flying”, IEEE, Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Vol. 39, No. 5, September 2009, pp 1116-1125.
12
[13] Meng Qingsong, Wang Pengji, Yang Di, “Low-Thrust Fuzzy Formation Keeping for Multiple Spacecraft Flying”, Acta Astronautica, Vol. 55, No. 11, 2004, pp. 895-901
13
[14] Wang Pengji, Yang Di, “PD-Fuzzy Formation Control for Scpacecraft Formation Flying in Elliptical Orbits”, Aerospace Science and Technology, Vol. 7, No. 7, 2003, pp. 561-566
14
[15] Mazanek, D.D., Reeves, D.M. and Hopkins, J.B., “Enhanced Gravirt Tractor Technique for Planetary Defence,” 4th IAA Planetary Defense Conference – PDC 2015 13-17, April 2015, Frascati, Roma, Italy
15
[16] Cheng, A.F., Michel, D. and Jutzi, .M., “Asteroid Impact & Deflection Assessment Mission: Kinetic Impactor,” Planetary and Space Science, Vol. 121, 2016, pp. 27-35.
16
[17] Ketema, Y., “Asteroid deflection using a spacecraft in restricted keplerian motion,” Acta Astronautica, Vol. 136, July 2017, pp. 64-79
17
[18] Tan, M., McInnes, C.R., Ceriotti, M., “Low-energy near-Earth asteroid capture using momentum exchange strategies.” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 41, No.3, 2017, pp. 632-643.
18
[19] Decicco, A. J., Hartzel, C. M., Adams, R. B. and Polzin, K.A., “The feasibility of deflecting asteroid 2017 PDC using neutral beam propulsion,” Acta Astronautica, Vol. 156, March 2019, pp. 363-370
19
[20] Lu, E. T. and Love, S.G., “Gravitational tractor for towing asteroids,” Nature, Vol. 438, Nov. 2005, pp. 177–178.
20
[21] Wie, B., “Dynamics and control of gravity tractor spacecraftfor asteroid deflection”, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 31, No. 5, September October 2008, pp. 1413-1423.
21
[22] Imani, A. and Bahrami, M., “fuzzy sliding mode for spacecraft formation control in eccentric orbits,” Journal of Space Science and Technology (JSST), Vol. 7 , No. 1, Spring 2014, pp. 49-56
22
[23] Navvabi, M., Barati, M. and Bonyan, H., "Algebraic orbit elements difference description of dynamics models for satellite formation flying," Recent Advances in Space Technologies (RAST), 6th International Conference on, IEEE, 2013, pp. 277-280.
23
[24] Navvabi, M. and Barati, M., “A Comparative Study of Dynamics Models and a Control Strategy for Satellite Formation Flying,” Journal of Advances in the Astronautical Sciences, 2012, Vol. 145, pp. 549-561
24
[25] Schaub, H. and Junkins. J. L., Analytical Mechanics of Aerospace Systems, AIAA publishing, 2002
25
[26] Navvabi, M. and Hamrah., R., “Modeling of space objects propagation, prediction of closest approaches among satellites, and assessment of maximum collision probability,” Journal of space science and technology (JSST) , Vol. 6, No 1, Spring 2013, pp. 57-67.
26
[27] Navvabi, M. and Barati, M., “ Dynamics Modeling of Spacecraft Formation Flying and Evaluating the Models Accuracy under the Effects of Relative Distance, Eccentricity and Earth Gravitational Perturbation," Journal of space science and technology (JSST), Vol.5, No.1, , 2012, pp. 51-59.
27
[28] Rahmani, K., Arabshahi, P. and Gray, A., “ Fuzzy Supervised Optimal Regulator for Spacecraft Formation Flying," 22nd International Conference of the North American Fuzzy Information Processing Society, NAFIPS, 24-26 July 2003.
28
[29] Sabol, C., Burns, R., and McLaughlin, C. A., “Satellite Formation Flying Design and Evolution”, Proc. AAS/AIAA space Flight Mechanics Conference, Feb 1999.
29
[30] Han, J., "From PID to Active Disturbance Rejection Control," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 56, No.3, March 2009, pp. 900-906.
30
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل حساسیت مبتنی بر اَبَرمکعب لاتین پیشرونده مطالعه موردی : طراحی بستر کاتالیست هیدرازینی
در حال حاضر، تعداد نمونه مورد نیاز برای رسیدن به دقت تحلیل حساسیت معین در طراحی، براساس روشهای سعی و خطا در طراحی صورت میپذیرد. هدف این مقاله، توسعه روشی برای تعیین تعداد نمونه مورد نیاز براساس معیار مشخص برای رسیدن به دقت تحلیل حساسیت معین می باشد. لذا در این مقاله، یک روش تحلیل حساسیت جدید مبتنی بر طرح آزمایشات ابرمکعب لاتین پیشرونده و همگرایی نتایج تحلیل ارائه شده است. برای این منظور یک روش نمونهبرداری ابرمکعب لاتین پیشرونده توسعه داده شد. این رویکرد سیستماتیک منجر به تحلیل حساسیت دقیق، کارآمد و سریع در مدلهای مختلف و با تعداد پارامترهای زیاد و بازه تغییرات بزرگ شدهاست. تحلیل حساسیت روی مدل طراحی بستر کاتالیستی یک رانشگر تک پیشرانه هیدرازینی به عنوان مطالعه موردی، انجام شدهاست و نتایج تحلیل حساسیت طراحی بستر کاتالیستی ارزیابی و تحلیل شده است. نتایج این تحقیق نشان میدهد که در تحلیل حساسیت مبتنی بر ابرمکعب لاتین پیشرونده با مشخص شدن کمینه جمعیت مورد نیاز برای انجام تحلیل حساسیت با دقت مشخص، هزینه محاسباتی تحلیلهای مشابه و پیچیدگیهای طراحی کاهش خواهد یافت.
https://jsst.ias.ir/article_184789_45f6b38c5638d517c043ec1d5f6c3685.pdf
2019-12-22
35
46
10.30699/jsst.2020.1143
تحلیل حساسیت
ابرمکعب لاتین
طرح آزمایشات
پیشرونده
محمد
ندافی پور میبدی
meibudy@gmail.com
1
دانشجوی دکتری، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
AUTHOR
حسن
ناصح
hnaseh@ari.ac.ir
2
استادیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
فتح الله
امی
fommi@modares.ac.ir
3
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Manlik, O., Lacy, R.C. and Sherwin, W.B. "Applicability and limitations of sensitivity analyses for wildlife management," Journal of Applied Ecology, vol. 55, no. 3, 2018, pp. 1430-1440.
1
[2] Choi, K.K. and Kim, N.-H. Structural sensitivity analysis and optimization 1: linear systems. Springer Science & Business Media, 2006.
2
[3] Ohsaki, M., Optimization of finite dimensional structures. CRC Press, 2016.
3
[4] Hamby, D., "A review of techniques for parameter sensitivity analysis of environmental models," Environmental monitoring and assessment, vol. 32, no. 2, 1994, pp. 135-154.
4
[5] Yuan, Z., Liang, P., Silva, T., Yu, K. and Mottershead, J.E., "Parameter selection for model updating with global sensitivity analysis," Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 115, pp. 483-496, 2019.
5
[6] Zhou, Y., Lu, Z., Cheng, K. and Yun, W., "A Bayesian Monte Carlo-based method for efficient computation of global sensitivity indices," Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 117, 2019, pp. 498-516.
6
[7] Iooss, B. and Lemaître, P,. "A review on global sensitivity analysis methods," in Uncertainty management in simulation-optimization of complex systems: Springer, 2015, pp. 101-122.
7
[8] Kala, Z. and Valeš, J., "Global sensitivity analysis of lateral-torsional buckling resistance based on finite element simulations," Engineering Structures, vol. 134, pp. 37-47, 2017.
8
[9] Yang, H., Wen, J., Wang, S., Li, Y., Tu, J. and Cai, W., "Sobol sensitivity analysis for governing variables in design of a plate-fin heat exchanger with serrated fins," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 115, 2017, pp. 871-881.
9
[10] Fatemi, A., Ionel, D. M., Demerdash, N. A., Stretz, S.J. and Jahns, T.M., "RSM-DE-ANN method for sensitivity analysis of active material cost in PM motors," in Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2016 IEEE, 2016, pp. 1-7.
10
[11] Bates, S., Sienz, J. and Toropov, V., "Formulation of the optimal Latin hypercube design of experiments using a permutation genetic algorithm," in 45th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics & Materials Conference, 2004, p. 2011.
11
[12] Meibody H., M. N. P. N., Ommi, F., "Adaptive Surrogate Modeling Algorithm for Meta-model Based Design Optimization: A Case Study," Int. J. Industrial and Systems Engineering, 2020.
12
[13] Eppinger, S.D. and Browning, T.R., Design structure matrix methods and applications. MIT press, 2012.
13
[14] Naseh, H., Meibody. M.M.N.P., Hosseini Anari, H., Ommi, F., "Numerical-parametrical analysis on the hydrogen peroxide catalyst bed for space monopropellant thruster applications," Journal of Applied Research of Chemical-Polymer Engineering, vol. 1, no. 2END, 2018 (In Persian).
14
[15] Hwang, C.H., Lee, S. N., Baek, S.W., Han, C. Y., Kim, S. K. and Yu, M. J. "Effects of Catalyst Bed Failure on Thermochemical Phenomena for a Hydrazine Monopropellant Thruster Using Ir/Al2O3 Catalysts," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 51, no. 15, 2012, pp. 5382-5393.
15
[16] H. M. Ghassemi, M. N.P. ; Asghari, I., "Experimental investigation on Specific velocity of Hydrogenperoxid monopropellant thruster," presented at the The 11 th Iranian Aerospace Society Conference, Tehran, Iran, March 1-3, 2011.
16
[17] Chen, X. and et al., "A novel catalyst for hydrazine decomposition: molybdenum carbide supported on γ-Al 2 O 3," Chemical Communications, no. 3, 2002, pp. 288-289.
17
[18] Kesten, A., "Analytical study of catalytic reactors for hydrazine decomposition," NASA UARL G 910461, 1968.
18
[19] Meibody, M., Naseh, H. and Ommi, F., "A kriging based multi objective gray wolf optimization for hydrazine catalyst bed," Engineering Solid Mechanics, vol. 7, no. 3, 2019, pp. 179-192.
19
[20] Meibody, M.N.P., Naseh, H. and Ommi, F., "Progressive Latin Hypercube sampling-based robust design optimisation (PLHS-RDO)," Australian Journal of Mechanical Engineering, 2020, pp. 1-8.
20
ORIGINAL_ARTICLE
طراحی یک رفلکتور چند باند و زاویه وسیع با استفاده از ساختارهای شکلی
رفلکتورها ابزار بسیار مهمی در مقابله با سامانههای تصویربرداری SAR فضاپایه و هواپایه محسوب می-شوند. زیرا با توجه به سطح مقطع راداری بالای خود میتوانند در قالب طرح های پدافندی فریب و استتار به کارگیری شوند. نکته قابل توجه دراین ماموریت، این است که رادار SAR قادراست از هر جهت، با هر زاویهی فرودی و در هر باند فرکانسی موج را به سمت زمین بفرستد و از مناطق حساس تصویربرداری نماید.لذا طراحی یک رفلکتور همه جهتی، چند باند و زاویه و سیع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. طراحی چنین رفلکتوری بسیار پیچیده است زیرا عملکرد رفلکتور به پارامترهای مختلفی چون ابعاد، شکل و جنس رفلکتور، فرکانس، زاویه فرود و پلاریزاسیون موج ارسالی رادار بستگی دارد. رفلکتورهای موجود عموما در یک جهت خاص، در یک فرکانس مشخص و در یک زاویهی مشاهده محدود RCS بالایی دارند. در این مقاله تلاش میشود تا نحوه طراحی یک رفلکتور همه جهتی، چند باند و زاویه وسیع با استفاده از ساختارهای شکلی ارائه شود.
https://jsst.ias.ir/article_102347_44bac4674d5bda5c21898f66757b9088.pdf
2019-12-22
47
56
10.30699/jsst.2020.1159
"SAR فضاپایه"
"رفلکتور"
"سطح مقطع راداری"
"چند باند"
"زاویه وسیع"
مجتبی
بهزاد فلاح پور
m_behzad_fp@yahoo.com
1
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
AUTHOR
حمید
دهقانی
hamid_deh@yahoo.com
2
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
علی جبار
رشیدی
aiorashid@yahoo.com
3
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
AUTHOR
عباس
شیخی
sheikhi@shirazu.ac.ir
4
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
AUTHOR
[1] BehzadFallahpour, M., Dehghani, H. and Rashidi, A.J., Performance of SAR imaging systems in different operating modes, 1 Edition, Malik Ashtar University of Technology, 1397.
1
[2] Dehghani, H., Rivandi, A., BehzadFallahpour, M. and Mousazadeh, K., "SAR Imaging Systems Performance Modeling," Journal of Space Science and Technology (JSST), Vol. 6, No. 1, 2013, pp.47-56.
2
[3] Ünal, I.; Taylan, O.; Gulum, M. andBayramoğlu, E. Ç., “Investigations of Electrical Size Effects on Radar Cross Section for Orthogonally Distorted Corner Reflectors,” IEEE Radar Conf, Arlington, 2015.
3
[4] Chengfan, L.; Junjuan, Zh.; Jingyuan, Y.; Zhang, G. and Shan, X., “Analysis of RCS Characteristic of Dihedral Corner and Triangular Trihedral Corner Reflectors,” 5th International Conference on Computer Science & Education, Hefei, 2010.
4
[5] Doerry, A. and Armin, W., “Reflectors for SAR Performance Testing,” Sandia Report SAND2008-0396, Unlimited Release,Albuquerque,2008.
5
[6] Stastny, J.; Sparta, Ch.; Wiafe, G.; Agyekum, K. andGreidanus, H., “Application of RADAR Corner Reflectors for the Detection of Small Vessels in Synthetic Aperture Radar,” IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. Vol. 8, No. 3, 2015, pp. 1099-1107.
6
[7] Dehghani, H. andMousazadeh, K., “SAR Imagery Systems Corrupt Based on Reflectors,” Advanced Defence Sci.&Technol Journal, Vol. 4, No. 4, 2014, pp. 239-246.
7
[8] Garthwaite, M. C.; Lawrie, S.; Dawson, J. andThankappan, M., “Corner Reflectors as the Tie between InSAR and GNSS Measurements: Case Study of Resource Extraction in Australia,” FRINGE Conference. Australia, 2015.
8
[9] Yongsheng, Zh.;Chuanrong, L.; Lingling, M.; Ying, Y. M. and Liu, Q., “Improved Trihedral Corner Reflector for High-Precision SAR Calibration and Validation,” IEEE Conference in Geoscience and Remote Sensing Symposium, Quebec, 2014.
9
[10] Jayasri, P.V.; Niharika, K.; Yedukondalu, K; SitaKumari, E.V.S. and Prasad, A.V.V., “Radar Cross Section Characterization of Corner Reflectors in Different Frequency Bands and Polarizations,”The International Archives of the Photogrammetry, India, 2018.
10
[11] Satake, M.; Matsuoka, T.;Umehara, T.;Nadai, A. and Uratsuka,S.; “Development of polarization selective corner reflectors and its experiment for calibration of airborne polarimetric Synthetic Aperture Radar,” Proceedings of ISAP, Niigata, Japan, 2007.
11
[12] Garthwaite, M. C.; Nancarrow, S.; Hislop, A.; Thankappan, M.; Dawson, J. H.; Lawrie, S.; “The Design of Radar Corner Reflectors for the Australian Geophysical Observing System: A single design suitable for InSAR deformation monitoring and SAR calibration at multiple microwave frequency bands,” Technical Report, Geoscience Australia ,2015.
12
[13]Anastasis C. Polycarpou.; Constantine A. Balanis and Panayiotis A. Tirkas., "Radar Cross Section of Trihedral Corner Reflectors: Theory and Experiment," Journal of Electromagnetics, Taylor and Francis, 2011, pp. 457-484.
13
[14] Lazaro, A.; Lorenzo, J.; Villarino, R. and Girbau, D.,"Modulated Corner Reflector Using Frequency Selective Surfaces for FMCW Radar Applications, " Proceedings of the 45th European Microwave Conference, 2015. pp 111-114.
14
[15] BehzadFallahpour, M.;Dehghani, H.;Rashidi, A. J. andSheikhi,A., “Analytical modelling and software implementation of synthetic aperture radars," International Journal of Electronics, Vol. 104, No. 11, 2017, pp. 1795-1809.
15
[16] Algafsh, A.; Inggs, M. and Mishra, A. K., “The Effect of Perforating the Corner Reflector on Maximum Radar Cross Section,” 6th Mediterranean Microwave Symposium.Abu Dhabi, 2016.
16
[17] Weng,Y. K.; Song, L.; Yang, J. L.; Hui, Zh.; Hong, Y. and Hong, W., “Efficient Solution to the RCS of Trihedral Corner Reflector,” International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, Vol. 47, No. 2, 2015, pp. 533-539.
17
[18] Schiavon, G. andSolimini, D., “Dihedral and Trihedral Corner Reflector Models for the Interpretation of Radar Returns from Urban Manufacts,” IEEE Int. Geoscience and Remote Sensing Symposium. Honolulu 2000.
18
[19] Saeed, A. andHellwich, O., “Design, Deployment, and Localization of Bidirectional Corner Reflectors for TerraSAR-X,”IEEE Microwaves, Radar and Remote Sensing Symposium, Kiev, 2017.
19
[20] Manix, C. R.; Belcher, D. P. and Cannon, P. S., “Measurement of Ionospheric Scintillation Parameters from SAR Images Using Corner Reflectors,” IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 55, No. 12, 2017, pp. 6695-6702.
20
[21] Ayan, CH.; Susanta, K. P., “Performance Enhancement of a Dual-Band Monopole Antenna by Using a Frequency-Selective Surface-Based Corner Reflector,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 64, No. 6, 2016, pp. 2165-2171.
21
[22] Lipuma, D.; Meric, S.; Gillard, R. “RCS Enhancement of Flattened Dihedral Corner Reflector Using Reflectarray Approach,” IEEE Electronics Letters, Vol. 49, No. 2, 2013, pp. 152-154.
22
ORIGINAL_ARTICLE
آرام سازی سرعت زاویه ای ماهواره با عملگر مغناطیسی در بستر سختافزار و نرم افزار در حلقه
در این مقاله، مود آرامسازی سهمحوره سرعت زاویهای یک ماهواره در بستر نرمافزار و سختافزار در حلقه، با عملگر مغناطیسی طراحی و پیادهسازی شده است. در این راستا، مدل میدان مغناطیسی توسط سیمپیچ هلمهولتز ایجاد شده و ماهواره با جانمایی روی میز سهدرجه آزادی، در میدان مغناطیسی معادل موقعیت مداری قرار میگیرد. الگوریتم کنترلی که بر روی برد پردازشی پیادهسازی شده، با اندازهگیری میدان مغناطیسی و تغییرات آن، اقدام به تحریک عملگرهای مغناطیسی نموده، از تعامل دو میدان مدار و میدان تولیدی عملگر، نهایتاً گشتاور ترمزی ایجاد شده و سرعت زاویهای مستهلک میشود. ملاحظات و محدودیتهای عملی ویژهای، از جمله عدمهمزمانی کارکرد عملگر و حسگر مغناطیسی، غلبه گشتاور تولیدی بر اصطکاک میز و اندازه سرعت زاویهای اولیه در پیادهسازی مورد توجه بوده که در نرمافزار درحلقه نیز لحاظ شده است. با شناسایی مدل اغتشاشی میز، نتایج نرمافزار و سختافزار در حلقه با یکدیگر مقایسه شده که علاوه بر تطابق زیاد نتایج، نشانگر توانمندی این بستر در استهلاک سرعت زاویهای است.
https://jsst.ias.ir/article_102340_28833b2020624db066dd10033a347861.pdf
2019-12-22
57
67
10.30699/jsst.2020.1160
آرام سازی سرعت زاویه ای
کنترل وضعیت ماهواره
نرم افزار و سختافزار در حلقه
میز سه درجه آزادی
سیم پیچ هلمهولتز
وحید
بهلوری
v_bohlouri@tvu.ac.ir
1
دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکدة شهید منتظری، دانشگاه فنی و حرفه ای خراسان رضوی، ایران
AUTHOR
حسین
حقیقی
h.sohanian@gmail.com
2
پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
AUTHOR
سهیل
سیدزمانی
soheilseyedzamani@gmail.com
3
پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
[1] Fortescue, P. and Stark, J., Spacecraft system Engineering, John Wiley & Sons, 2003, pp. 299-319.
1
[2] Wertz, J.R., Spacecraft Attitude Determination and Control, Kluwer, 1990, pp. 636-661.
2
[3] Sidi, M.J. and Stengel, R.F., Spacecraft Dynamics and Control, Cambridge University Press, 1997, pp. 114-117.
3
[4] Ley, W. and Wilfried, K., Handbook of space Technology, John Wiley & Sons, 2009, pp. 332-361.
4
[5] Bryson, E., Control of Spacecraft and Aircraft, Princeton University Press, 1994, pp. 16-45.
5
[6] Servidia, P.A. and Pena, R.S. Practical stabilization in attitude thruster control, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic systems, Vol. 41, No. 2, 2005, pp. 584-598.
6
[7] G. and L. S. Martins-Filho, Optimal on-off attitude control for the Brazilian multi mission Arantes platform satellite, Mathematical Problems in Engineering, Vol. 2009, No. 1, 2009, pp. 1- 17.
7
[8] Avanzin, G. and Giulietti, F. Magnetic Detumbling of a Rigid Spacecraft, Guidanc, Control and Dynamic, Vol. 35, No. 14, 2012, pp. 1326-133.
8
[9] Dee, S., Design of a Three-axis Stabilized ORION Satellite Using an All-Thruster Attitude Control System, Diss. Ph.D. Thesis,1988.
9
[10] Magnetic, J.G., Development of an Active Magnetic Attitude Determination and Control System for Picosatellites on highly inclined circular Low Earth Orbits,Engineering and Technology Portfolio RMIT University, (Thesis for the degree M.S)., 2006, pp. 90-107,.
10
[11] Martins-Filho, L.S., Santana, A.C., Adrielle, R.O. and Junior, G. A., Processor-in-the-Loop Simulations Applied to the Design And Evaluation of A Satellite Attitude Control." In Computational and Numerical Simulations. Intech Open, 2014.
11
[12] Shishko, R. and Aster, R., NASA Systems Engineering Handbook, NASA Special Publication, 1995.
12
[13] Tavakoli, A. Faghihinia, and Kalhor, A., An Innovative Test Bed for Verification of Attitude Control System, IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, Vol. 32, No. 6, 2017, pp. 16-22,.
13
[14] Mirshams, M. and et al., Using Air-Bearing Based Platform and Cold Gas Thruster Actuator for Satellite Attitude Dynamics Simulation, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 12, 2015, pp. 1-12.
14
[15] Theoret, N., Attitude Determination Control Testing System (Helmholtz Cage and Air Bearing), Honors Theses, Western Michigan University, 2016, pp. 13-55.
15
[16] Ptak, and K. Foundy, Real-time spacecraft simulation and hardware-in-the-loop testing, in rtas, p. 230. IEEE, 1998.
16
[17] Leitner, J., A Hardware-in-The-Loop Testbed for Spacecraft Formation Flying Applications. in Aerospace Conference, 2001, IEEE Proceedings. Vol. 2, pp. 2-615.
17
[18] Wang, F., Xu, G.D., Geng, Y.H. and Cao, X.B., Hardware-in-the-loop Simulation of Satellite Attitude Control Based on Information Electronic System of Microkernel. Journal of System Simulation, Vol. 19, No. 5, pp.1131-1135, 2007.
18
[19] Malekzadeh, M., Rezayati, M. and Saboohi, M., Hardware-in-the-loop attitude control via a high-order sliding mode controller/ observer, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering Vol. 232, No. 10, pp.1944-1960, 2018.
19
[20] Liu, X., Lu, Y., Zhou,Y. and Yin,Y., Prospects of Using A Permanent Magnetic End Effector to Despin And Detumble an Uncooperative Target. Advances in Space Research, Vol. 61, No. 8, 2018, pp.2147-2158.
20
[21] Hurtado-Velasco, R. and Gonzalez-Llorente, J., Simulation of the Magnetic Field Generated Bysquare Shape Helmholtz Coils, Applied Mathematical Modelling, Vol. 40, No. 23-24, 2016, pp. 9835-9847.
21
[22] Chesi, S., Perez, O. and Romano, M., A Dynamic, Hardware-in-the-Loop, Three-Axis Simulator of Spacecraft Attitude Maneuvering with Nanosatellite Dimensions, 2015.
22
[23] Inumoh, L.O., Forshaw, J.L. and Horri, N.M., Tilted wheel satellite attitude control with air-bearing table experimental results,Acta Astronautica, Vol. 117, 2015, pp. 414-429.
23
[24] JalaliNaini, S.H., Bohlouri, V., Quasi-Normalized Analysis of Satellite Stabilization with Pulse-Width Pulse-Frequency Modulator in Presence of Input Noise, Modares Mechanical Engineering, Vol. 18, No. 01, 2018, pp. 165-176 (in Persian).
24
[25] Bellini, N., Magnetic Actuators For Nanosatellite Attitude Control, (PhD diss.), 2013.
25
[26] Schwartz, J.L., Peck, M.A. and Hall, C.D., Historical Review of Air-Bearing Spacecraft Simulators, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 26, No. 4, 2003, pp.513-518.
26
[27] Available, [On Line]: https://www.digi. com/ xbee
27
[28] Available, [On Line]:http://www.ni.com/en-us.html
28
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی عملکرد واحد اندازه گیری اینرسی میکروالکترومکانیکی در کاوشگر فضایی
در این پژوهش عملکرد یک واحد اندازه گیری ارزان قیمت اینرسیایی در یک پرواز زیرمداری از طریق تست کاوشگر تحقیقاتی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسیهای انجام شده نشان میدهد با پردازش و فیلترینگ مناسب، اطلاعات بسیار ارزشمندی از این حسگرها استخراج میشود که برای شناسایی رفتار ارتعاشی و دینامیکی کاوشکگر مفید بوده و میتواند نمایندهای خوبی از محیطی باشد که قطعات فضایی در ماموریتهای فضایی تجربه میکنند. از آنجایی که کاوشگر مورد نظر در فاز ورود به جو یک جسم استوانه ای بدون دماغه و دارای یک فرم آیرودینامیکی نامتعارف می باشد و طی مسیر ورود به جو تلاطمات و حرکت های نوسانی با دامنه بالا را تجربه می کند، ثبت و شناسایی پارامترهای پروازی آن از مسائل چالش برانگیز هوافضایی محسوب می شود. در این تحقیق با استفاده از سنسورهای ارزان قیمت میکروالکترومکانیکی در تست پرواز و همچنین با کمک شبیه سازی غیرخطی و دقیق رفتار پروازی کاوشگر به ثبت و شناسایی پارامترهای پروازی پرداخته شده است.
https://jsst.ias.ir/article_184811_7570fe83ee498b85031ed701af10aa55.pdf
2019-12-22
69
77
10.30699/jsst.2020.1161
کاوشگر فضایی
واحد اندازه گیری اینرسی
میکروالکترومکانیکی
اندازه گیری
مرتضی
طایفی
tayefi@kntu.ac.ir
1
استادیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
AUTHOR
قاسم
کاهه
kahe@ari.ac.ir
2
استادیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
مجتبی
مهرافروز
mehrafrooz@ari.ac.ir
3
کارشناس پژوهشی، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Seibert, G. and Battrick, B.T., "The history of sounding rockets and their contribution to European space research," ESA Publications division, 2006.
1
[2] E. S. A. (ESA), "Sounding Rockets. In: European Users Guide to Low Gravity Platform," European Space Agency (ESA), 2005.
2
[3] S. R. P. Office, "NASA Sounding Rockets User Handbook," NASA Goddard Space Flight Center, Wallops Island, 2015.
3
[4] ARI, [Online]. Available: www. kavoshgar. ari.ac.ir.
4
[5] Stamminger, A., "Re-entry Analysis of Research Rocket Payloads," in 62nd International Astronautical Congress, South Africa, 2011.
5
[6] Guidi, A., "Re-entry Motion of an Axial Symmetric Vehicle and its Analysis Based on Flight Simulation," in ICAS Congress, Canada, 2002.
6
[7] Raychev, R., Kolev A. and Lisi, M., "CubeSat Modules & Platforms," EnduroSat, 2018. [Online]. Available: https://www.endurosat.com. [Accessed 2018].
7
[8] Birkeland, R. and Gutteberg, O., "Overview of the nuts cubesat project," in 2nd IAA Conf. Uni. Sat. Missions & CubeSat Workshop, 2013.
8
[9] Eide, E. and Ilstad, J., "NCUBE-1, the first Norwegian CUBESAT student satellite," in European Rocket and Balloon Programmes and Related Research, 2003.
9
[10] Krogh, K. and Schreder, E., "Attitude Determination for AAU CubeSat," Aalborg University, Aalborg, Denmark, 2002.
10
[11] Graversen, T., Frederiksen, M.K. and Vedstesen, S.V., "Attitude Control system for AAU CubeSat," Aalborg University, Aalborg, Denmark, 2002.
11
[12] Clausen, T. B., Hedegaard, A., Rasmussen, K.B., Olsen, R.L., Lundkvist, J. and Nielsen, P.E., "Designing On Board Computer and Payload for the AAU Cubesat," Aalborg University, Aalborg, Denmark, 2006.
12
[13] Roszkowski, D. and Uwarowa, I., "PW-SAT2: Preliminary Requirements Review," Warsaw University of Technology, WARSAW, 2014.
13
[14] Jaworski, P., "Attitude Determination and Control System: Preliminary Requirements Review," Warsaw University of Technology, WARSAW, 2014.
14
[15] Kuligowski, P., "On-Board Computer: Preliminary Requirements Review," Warsaw University of Technology, WARSAW, 2014.
15
[16] Uwarowa, I., Jaworski, P., Zarudzki, M. and Roszkowski, D., "Attitude Determination and Control System: Critical Design Review," Warsaw University of Technology, WARSAW , 2016.
16
[17] Dec, D. and Nowak, M., "On-Board Computer: Critical Design Review," Warsaw University of Technology, WARSAW , 2016.
17
[18] Bekkeng, J.K., Booij, W. and Moen, J., "Development of miniaturised Low Cost Attitude Determination System for Sounding Rockets," in 17th ESA Symposium on European Rocket and Balloon Programmes and Related Research, Sandefjord, Norway, 2005.
18
[19] Törnqvist, D., Helmersson, A. and Gustafsson, F., "Tight Integration Between IMU and GPS for Sounding Rockets," Linköping University Electronic Press, Linköping, Sweden, 2010.
19
[20] Bekkeng, J.K., "Prototype Development of a Low-Cost Sounding Rocket Attitude Determination System and an Electric field Instrument," University of Oslo, Oslo, 2007.
20
[21] Quinchia, A.G., Falco, G., Falletti, E., Dovis, F., and Ferrer, "A comparison Between Different Error Modeling of MEMS Applied to GPS/INS Integrated systems," Sensors, vol. 13, no. 8, 2013, pp. 9549-88.
21
[22] Mohammadi, A., Tayefi, M. and Ebrahimi, M., "Flight Equations Development of a Reentry Payload in Aerobalestic Frame," The 10th Conference of Iranian Aerospace Society (AERO2011), Tehran 2011.
22
[23] Tayefi, M., Mohammadi, A. and Ebrahimi, M., "Development of a Space Launch Vehicle 6DoF Multipurpose Simulation Software," in 18th AIAA/3AF Int. Space Planes and Hypersonic Sys. and Tech., France, 2012.
23
[24] Mohammadi, A. and Tayefi, M., "Moving Mass Control System in Conjunction with BELBIC for Rate Regulation of Suborbital Reentry Payloads," Journal of System and Control Engineering, vol. 226, no. 9, 2012, pp.1183-1192.
24
ORIGINAL_ARTICLE
الگوریتم جدید فرا ابتکاری تطبیقی در تخمین وضعیت و مدل فضاپیما
افزایش دقت و پایداری در تخمین آنلاین مدل یک فضاپیما، به دلیل همزمانی وجود نامعینی در دینامیک سیستم و نویز در خروجی حسگرهای وضعیت، یکی از چالشهای کنترل وضعیت است. یکی از روشهای مؤثر تخمین این نوع از مدلهای دینامیکی، روش کمترین مربعات خطا در ترکیب با فیلتر کالمن است. برای افزایش عملکرد روش تخمین ذکر شده، الگوریتم آنلاین فرا ابتکاری جدیدی بر اساس توسعه روش کمترین باقیمانده تعمیمیافته ارائه میگردد. این الگوریتم یک روش مبتنی بر تکرار است که با استفاده از اطلاعات مرحله قبل و بر اساس تجربه کاربر، و یا یک روش فرا ابتکاری آنلاین نوین، تعداد گامهای حل دستگاه در زیر فضای کریلف را تعیین کرده و همگرایی کلی به پاسخ را بهبود میبخشد. برای بررسی دقت تخمین این روش، روشهای کمترین باقیمانده تعمیمیافته ساده، گرادیان دو مزدوجی، گرادیان مزدوج مربعی و گرادیان دو مزدوجی پایدار مقایسه شده است، که روش فرا ابتکاری کمترین باقیمانده تعمیمیافته تطبیقی بیشترین دقت و پایداری در پاسخ را نشان میدهد.
https://jsst.ias.ir/article_184806_b9850162d4070f4e2491e20175f45d05.pdf
2019-12-22
79
89
10.30699/jsst.2020.90719
کمترین باقیمانده تعمیمیافته تطبیقی
تخمین مدل
تخمین وضعیت
فرا ابتکاری
محمد
نوابی
sciences.edu@gmail.com
1
دانشیار، دانشکده مهندسی فناوری های نوین، دانشگاه شهید بهشتی ، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
شهرام
حسینی
hosseinishahram40@gmail.com
2
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی فناوری های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
AUTHOR
ORIGINAL_ARTICLE
بررسی اثر رسانش سطوح ماهواره بر تخمین وضعیت با استفاده از سنسور دمایی
نرخ تغییر دمای سطوح ماهواره ناشی از تشعشعات دریافتی در فضا اخیرا به عنوان یک کمیت نوین برای تخمین وضعیت ماهواره معرفی شده است. از آنجا که شار حرارتی خورشید، به عنوان اصلیترین منبع حرارتی فضا، در شرایط غیر از سایه تقریبا به نیمی از سطوح ماهواره نمیرسد، اختلاف دما بین سطوح ماهواره زیاد است. این اختلاف دمای بالا، وقوع رسانش بین سطوح را اجتنابناپذیر میسازد. از این رو، این مقاله به بررسی اثر رسانش بین سطوح ماهواره و همچنین اثرات ناشی از تشعشات داخلی بر مساله تخمین وضعیت به کمک سنسور دمایی پرداخته است. برای تخمین وضعیت از فیلتر UKF استفاده شده است. الگوی توسعه داده شده برای توصیف تغییرات دما به کمک نرمافزار Thermal Desktop و SINDA صحهگذاری شده است. نتایج به دست آمده از شبیهسازیهای مونت کارلو نشان می دهد که لحاظ کردن ترم رسانش سبب بهبود قابل توجه دقت تخمین وضعیت میشود، در حالیکه تشعشعات داخلی ماهواره افت عملکرد تخمین وضعیت را به دنبال دارند.
https://jsst.ias.ir/article_102348_3eb2aa7088a1f8f26a393263ca3d0f22.pdf
2019-12-22
91
102
10.30699/jsst.2020.102348
تخمین وضعیت
سنسور دما
شار حرارتی
تشعشع
رسانش
مرجان
مقنی پور
m.moghanipoor@gmail.com
1
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
AUTHOR
مریم
کیانی
kiani@sharif.edu
2
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
LEAD_AUTHOR
سید حسین
پورتاکدوست
pourtak@sharif.edu
3
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
AUTHOR
امیر
لبیبیان
a.labibian@gmail.com
4
پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
AUTHOR
[1] Farrell, J.L., “Attitude determination by kalman filtering,” Automatica, vol. 6, no. 3, 1970, pp. 419–430.
1
[2] Thomas, B., “Spacecraft Attitude Determination-A Magnetometer Approach,” Aalborg Universitetsforlag, Research output: Book/Report › (Thesis Ph.D.), 1999.
2
[3] Fisher, J. and Vadali, S. R., “Gyroless Attitude Control of Multibody Satellites Using an Unscented Kalman Filter,” J. Guid. Control. Dyn., vol. 31, no. 1, pp. 245–251, 2008.
3
[4] Soken, H. E. and Hajiyev, C., “In flight magnetometer calibration via unscented Kalman filter,” RAST 2011 - Proc. 5th Int. Conf. Recent Adv. Sp. Technol., 2011, pp. 885–890.
4
[5] Kiani M. and Pourtakdoust, S.H., “Adaptive Square-Root Cubature – Quadrature Kalman Particle Filter for satellite attitude determination using vector observations,” Acta Astronaut., vol. 105, no. 1, 2014, pp. 109–116.
5
[6] Sadeghi, A. R., Sabahi, M. F. and Saberali, S.M., “Using the Joint Probabilistic Data Association Filter for Improving Star Trackers Performance to Accurate Attitude Determination of Spacecrafts,” J. Sp. Sci. Technol., vol. 9, no. 1, 2016, pp. 37–46 (In Persian).
6
[7] Adami, A.H. and Nosratollahi, M., “Introducing of Attitude Determination System of a LEO Satellite with Orbital Maneuver Mission,” J. Sp. Sci. Technol., vol. 4, no. 4, 2012, pp. 1–10 (In Persian).
7
[8] Oshman, Y. and Carmi, A., “Attitude Estimation from Vector Observations Using a Genetic-Algorithm-Embedded Quaternion Particle Filter,” J. Guid. Control. Dyn., vol. 29, no. 4, 2006, pp. 879–891
8
[9] Labibian, A., Pourtakdoust, S.H., Kiani, M. A., Sheikhi, A. and Alikhani, A. “Experimental validation of a novel radiation based model for spacecraft attitude estimation,” Sensors Actuators, A Phys., vol. 250, 2016, pp. 114–122.
9
[10] Khaniki, H.B. and Karimian, S.M.H., “Determining the heat flux absorbed by satellite surfaces with temperature data,” J. Mech. Sci. Technol., vol. 28, no. 6, 2014, pp. 2393–2398.
10
[11] Khaniki, H.B. and Karimian, S.M.H., “Satellite Attitude Determination Using Absorbed Heat Fluxes,” J. Aerosp. Eng., vol. 29, no. 6, 2016, p. 04016053.
11
[12] Labibian, A., Alikhani, A. and Pourtakdoust, S.H., “Performance of a novel heat based model for spacecraft attitude estimation,” Aerosp. Sci. Technol., vol. 70, 2017, pp. 317–327.
12
[13] Markley, F.L. and Crassidis, J.L., Fundamentals of Spacecraft Attitude Determination and Control, Springer, 2014.
13
[14] Wie, B., Space Vehicle Dynamics and Control, Second., vol. 134, no. 4. 2007.
14
[15] Incropera, F.P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 6th Edition, John Wiley & Sons, 2005.
15
[16] Fortescue, P., Swinerd, G. and Stark, J., Systems Engineering Spacecraft Systems. 2011.
16
[17] Mittelmark, M., Sagy, S., Eriksson, M., Bauer, G., Pelikan, J. and Lindström, B., The International Handbook of Salutogenesis. 2016.
17
[18] “Thermal Desktop,” C&R Technol., vol. Ver. 4.8, 2005.
18
[19] “SINDA,” C&R Technol., vol. Ver. 4.8, 2005.
19
[20] Avinash, S. “How many faces of a cube you can see at a time?,” 2016.
20