کنترل فعال ماهوارة هوشمند تحت بارهای حرارتی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

2 گروه مکانیک، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران

چکیده

در این مقاله، ماهواره­ای متشکل از یک هاب و دو پانل انعطاف­پذیر، در حال چرخش در مداری به دور زمین، در نظر گرفته شده­است. هر یک از پانل‌ها یک تیر اویلر برنولی فرض شده است که تحت بارهای حرارتی قرار دارند. ماهواره با سرعت زاویه­ای ثابت به دور زمین می­چرخد و همچنین مانوری نیز به دور خود دارد. بر اثر این چرخش و همچنین بارهای حرارتی، پانل ماهواره مرتعش می­شود. لایه­هایی از پیزوالکتریک بر روی پانل‌ها به‌عنوان عملگر فرض می­شود تا اثر این ارتعاشات را تعدیل کند. تنش‌های حرارتی به‌وجود آمده در پانل بر اثر تابش خورشید به یک طرف پانل‌ها و دفع گرما از طریق تابش در طرف دیگر آن است که باعث می­شود معادلات به‌صورت ناهمگن و غیرخطی شده و توزیع دما در پانل به‌صورت زما‌‌نمند به‌دست آید. از کنترل دینامیک­ معکوس استفاده شده است تا مانور ماهواره و ارتعاشات پانل‌های آن کنترل شود. در نهایت سیستم در نرم‌افزار مدل شده و نتایج مد‌ل‌سازی ارائه شده­است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Active Control of a Smart Satellite under Thermal Loading

نویسندگان [English]

  • Emad Azadi 1
  • Seyed Ahmad Fazelzadeh 1
  • Mohammad Azadi 2
1 Faculty of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
2 Department of Mechanics, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran
چکیده [English]

In this paper, vibration suppression and maneuver control of a smart flexible satellite moving in acircular orbit are studied. The satellite is considered as a rigid hub and two flexible appendages withpiezoelectric layersattached on them as actuators. The satellite is moving in a circular orbit and has pitch angle rotation maneuver. The heat radiation effects on the appendages are considered. When the satellite is rotating around the Earth, the appendages experience periodic heating and cooling in the sunlight and shadow region of the Earth with the variation of the thermal environment.These nonlinear transient heat equations depends on the satellite maneuver angle and the panels vibrations, too. The thermally induced vibrations of the appendages and the heat transfer equation are coupled and should be solved simultaneously.Aninverse dynamic controller is proposed to control the satellite maneuver and appendage vibrations. Finally, the whole system is simulated and the effects of the heat radiation and piezoelectric actuators on the response of the system are studied. Also, the effectiveness and the capability of the controller are analyzed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flexible satellite
  • Thermal loading
  • Nonlinear nonhomogeneous partial differential equations
  • inverse dynamic control
  • Piezoelectric layers