طراحی سیستم کنترل وضعیت ماهواره برای تصویربرداری استریو، با تلفیق مانورهای طولی و عرضی

نویسندگان

1 دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر - پژوهشکده علوم و فناوری فضا

3 دانشگاه علم و صنعت

چکیده

در این مقاله، روش‌هایاصلی تصویربرداری استریو توسطماهواره‌هایپیشرفته شامل روش طولی (Along-track)و روش عرضی(Across-track)‌بیان می‌شود و پس از بررسی مزایا و معایب آنها، یک روش نوین تصویربرداری استریو مطرح خواهد شد. روش پیشنهاد شده، تلفیقی از دو روش طولی و عرضی است. بنابراین با استفاده از این روش ماهواره در تصویربرداری استریو می توان از مزایای هر دو روش پیشین بهره‌مند شد. همچنین در این مقاله سیستم کنترل وضعیت مناسب برای تصویربرداری استریو و با روش نوین تلفیق روش‌هایطولی و عرضی مطرح شده است. در این روش تصویربرداری، مانورهای سریع و همزمان ماهواره حول محورهای رل و پیچ به‌عنوان راهکار اصلی مطرح می‌گردد. لذا،‌ترم‌های غیرخطی دینامیک چرخشی ماهواره در دقت کنترل و دقت پایداری بسیار مؤثر بوده و باید در طراحی قانون کنترل درنظر گرفته شوند. در این مقاله با به‌کارگیری چهار چرخ عکس‌العملی و با ساختار هرمی، یک قانون کنترل وضعیت غیرخطی مبتنی بر کنترل‌کننده‌های تناسبی- مشتقی و ‌استوار بر کواترنیون‌های خطا طراحی شده است و به منظور جلوگیری از اشباع چرخ‌ها بر اثر اغتشاشات محیطی، با استفاده از سه عملگر مغناطیسی، عمل باربرداری (unloading)از چرخ‌ها انجام می‌پذیرد. نتایج شبیه‌سازی بیانگر کارآیی مناسب سیستم کنترل وضعیت طراحی شده در انجام سناریوی تصویربرداری استریو به روش تلفیقی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design of an Attitude Control System for a Stereo-Imagery Satellite with Combining of Along-Track and Across-Track Configurations

نویسندگان [English]

  • حسین بلندی 1
  • فرهاد فانی صابری 2
  • بهمن قربانی واقعی 3
چکیده [English]

In this paper, the main stereo-imaging methods by high resolution satellites, including Along-Track and Across-Track, have been evaluated and then we will combine the two main stereo-imaging configurations of along track and across track as a new idea to obtain the advantages of both methods. In the proposed stereo-imaging scenario, fast and simultaneous large maneuvers of the satellite around pitch and roll axes is one of the versatile methods. So, highly nonlinear characteristics of the governing equations because of large angle slewing maneuvers are very effective on pointing accuracy and stability and should be considered to design control laws. The purpose of this paper is to design a nonlinear control method using four reaction wheels based on PD controller that can be used to perform a spacecraft large angle maneuver using quaternion attitude variables. The configuration of reaction wheels in the simulated spacecraft has been arranged as a skewed four-wheel reaction. Reaction wheels unloading is also accomplished through the use of three magnetic torquers to prevent the speeds of the reaction wheels exceeding their designed limits, largely as a result of the action of secular components of disturbing torque. Simulation study has verified the performance and effectiveness of the proposed algorithm to achieve the proposed stereo-imaging scenario.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Attitude control
  • Stereo
  • imagery
  • Reaction wheels
  • Saturation
  • Unloading