طراحی زیرمجموعه‌های فضایی: (هدایت، کنترل، سازه و...)
محمد نوابی؛ پوریا زارعی
دوره 14، شماره 4 ، دی 1400، ، صفحه 77-83
چکیده
کنترل وضعیت فضاپیمای فعال در مدار با استفاده از عملگرهای چرخ عکس‌العملی به دلیل برتری‌های خاص نسبت به دیگر عملگرها انتخاب مناسب‌تری است. با توجه به عملکرد مکانیکی این عملگر و احتمال خرابی آن، استفاده از چهار چرخ عکس‌العملی برای کنترل وضعیت سه محوره فضاپیما، راهکاری کاربردی در مواجهه با نقص یکی از چرخ‌ها است. در این مقاله به کنترل ...
بیشتر
کنترل وضعیت فضاپیمای فعال در مدار با استفاده از عملگرهای چرخ عکس‌العملی به دلیل برتری‌های خاص نسبت به دیگر عملگرها انتخاب مناسب‌تری است. با توجه به عملکرد مکانیکی این عملگر و احتمال خرابی آن، استفاده از چهار چرخ عکس‌العملی برای کنترل وضعیت سه محوره فضاپیما، راهکاری کاربردی در مواجهه با نقص یکی از چرخ‌ها است. در این مقاله به کنترل بهینه وضعیت فضاپیمایی پرداخته شده که دارای چهار چرخ عکسالملی است و کنترل وضعیت در صورت خرابی چرخ‌ها بررسی و به ترتیب با یک و دو چرخ از کارافتاده کنترل انجام شده است. کنترل وضعیت فضاپیما تنها با دوچرخ عکس‌العملی مسئله قابل توجهی است که کنترلرهای مرسوم قادر به پایدار کردن آن نمیباشند. بنابراین استفاده از الگوریتم کنترلی پیش‌بین مبتنی بر مدل به صورت غیرخطی که به نوعی کنترل بهینه ارزیابی میشود برای کنترل وضعیت این فضاپیما به صورت زمان گسسته استفاده شده که نتایج قابل استنادی را برآورده میکند.
احسان معانی؛ حسین نجات پیشکناری؛ امیررضا کوثری
دوره 11، شماره 3 ، آذر 1397، ، صفحه 63-71
چکیده
در این مقاله، کنترل وضعیت ماهواره با استفاده از ترکیب چرخ عکس العملی و تراستر مورد بررسی قرار می‌گیرد. پس از استخراج معادلات حاکم بر دینامیک وضعیت ماهوراه، از روش کنترلی PID برای تعیین گشتاور کنترلی مناسب استفاده میشود. با در نظر گرفتن مدل و قیود حاکم بر چرخ عکس العملی، مومنتوم زاویهای و گشتاور اعمالی چرخهای عکس العملی ...
بیشتر
در این مقاله، کنترل وضعیت ماهواره با استفاده از ترکیب چرخ عکس العملی و تراستر مورد بررسی قرار می‌گیرد. پس از استخراج معادلات حاکم بر دینامیک وضعیت ماهوراه، از روش کنترلی PID برای تعیین گشتاور کنترلی مناسب استفاده میشود. با در نظر گرفتن مدل و قیود حاکم بر چرخ عکس العملی، مومنتوم زاویهای و گشتاور اعمالی چرخهای عکس العملی به دست آمده و برای شرایط اولیه مختلف آنالیز می گردد. نتایج بهدست آمده نشان میدهد تا زمانی که چرخ ها اشباع نشده اند، کنترل وضعیت با استفاده از چرخ ها با دقت مناسب صورت می گیرد ولی با اشباع چرخ ها کنترل وضعیت به درستی صورت نگرفته و زوایای اویلر به شدت افزایش می یابد. برای اشباع زدایی چرخ ها از تراستر استفاده می شود به طوریکه هم مومنتوم زاویه ای چرخ ها کاهش یابد و هم وضعیت ماهواره به مقدار مطلوب کنترل شود. سه استراتژی مختلف برای کاهش دور چرخ ها با روشهای PWM و PWPF ارائه شده و نتایج مقایسه شده و روش مناسب برای کنترل وضعیت و از اشباع خارج ساختن چرخ های عکس‌العملی ارائه می گردد. نتایج این مقاله می تواند برای کنترل وضعیت ماهوراه های مشابه نیز مفید واقع شود.
فرهاد فانی صابری؛ منصور کبگانیان؛ علیرضا فضل‌یاب؛ عباس آجرکار
دوره 9، شماره 1 ، خرداد 1395، ، صفحه 25-35
چکیده
در این مقاله، یک الگوریتم کنترل وضعیت مقاوم، مبتنی بر روش کنترل پسگام- مد لغزشی برای یک ماهواره با استفاده از چهار چرخ عکس‌العملی با ساختار هرمی طراحی شده است. پایداری مجانبی الگوریتم ارائه شده با کمک تئوری لیاپانوف در حضور دینامیک چرخ عکس‌العملی اثبات شده است. سپس یک بستر تست پردازشگر در حلقه کم هزینه و بلادرنگ به منظور ارزیابی عملکرد ...
بیشتر
در این مقاله، یک الگوریتم کنترل وضعیت مقاوم، مبتنی بر روش کنترل پسگام- مد لغزشی برای یک ماهواره با استفاده از چهار چرخ عکس‌العملی با ساختار هرمی طراحی شده است. پایداری مجانبی الگوریتم ارائه شده با کمک تئوری لیاپانوف در حضور دینامیک چرخ عکس‌العملی اثبات شده است. سپس یک بستر تست پردازشگر در حلقه کم هزینه و بلادرنگ به منظور ارزیابی عملکرد کنترلر وضعیت طراحی شده، ساخته شده است. این بستر توانایی ارزیابی بلادرنگ کنترل وضعیت پسگام- مد لغزشی را دارد. در این بستر، مدل‌سازی بلادرنگ دینامیک ماهواره، اغتشاشات محیطی وارد بر آن و مدل دقیق چرخهای عکس‌العملی در کامپیوتر شبیه‌ساز انجام شده و الگوریتم کنترل وضعیت طراحی شده برای تحقق مأموریت ماهواره، بهصورت زمان حقیقی بر روی الکترونیک وضعیت پیاده‌سازی و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است.
حجت طائی؛ مهران میرشمس؛ مهدی قبادی؛ محمد امین وحید دستگردی؛ حسن حقی
دوره 8، شماره 4 ، دی 1394، ، صفحه 35-44
چکیده
این مقاله به جزییات طراحی یک شبیه‌ساز سه درجه آزادی فضاپیما که به‌عنوان یک پروژة تحقیقاتی بر روی دینامیک و کنترل فضاپیماها در آزمایشگاه تحقیقات فضایی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی توسعه داده شده است، می‌پردازد. این شبیه‌ساز دمبلی شکل المان‌های متعددی نظیر یاتاقان هوایی کروی، حسگر وضعیت، باتری قابل شارژ، چرخهای عکس‌العملی، ...
بیشتر
این مقاله به جزییات طراحی یک شبیه‌ساز سه درجه آزادی فضاپیما که به‌عنوان یک پروژة تحقیقاتی بر روی دینامیک و کنترل فضاپیماها در آزمایشگاه تحقیقات فضایی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی توسعه داده شده است، می‌پردازد. این شبیه‌ساز دمبلی شکل المان‌های متعددی نظیر یاتاقان هوایی کروی، حسگر وضعیت، باتری قابل شارژ، چرخهای عکس‌العملی، کامپیوتر مرکزی و اجرام بالانس دارد. در این مقاله، یک مسئله کنترل بهینه برای این شبیه‌ساز فضاپیما که عملگرهای مؤثر آن چرخهای عکس‌العملی هستند، مطالعه می‌گردد. با فرض یکنواختی گرانش زمین و چرخش بدون اصطکاک یاتاقان هوایی، چرخهای عکس‌العملی گشتاورهای کنترلی مورد نیاز را حول محورهای رول، پیچ و یاو تولید مینمایند. هدف سیستم کنترل آن است که فرامین ارسالی از کاربر با حداقل مصرف انرژی و بالاترین دقت اجرا شوند. برای این کار، یک کنترلر LQR برنامهریزی شده و برای انجام مانورهای مورد نظر بر روی کامپیوتر شبیه‌ساز پیاده‌سازی شده است. این رهیافت کنترلی برای انجام مانورهای زاویهای سریع سهمحوره بزرگ طراحی شده و عملگر مؤثر آن چرخهای عکس‌العملی هستند.
علیرضا آقالاری؛ مرتضی ایرانزاد
دوره 6، شماره 1 ، فروردین 1392
چکیده
میزان کارایی ماهواره‌های تصویر‌برداری جهت انجام مأموریت بستگی زیادی به میزان ثبات ماهواره در وضعیت موردنظر دارد. ارتعاشات بسیار کوچک می‌تواند تأثیر منفی در کیفیت تصاویر داشته باشد. این ارتعاشات ممکن است به وسیله سیستم‌های مکانیکی و حسگرهایی که در ماهواره نصب شده‌اند ایجاد شود. اما مهمترین عامل تولید، چرخهای عکس‌العملی هستند. ...
بیشتر
میزان کارایی ماهواره‌های تصویر‌برداری جهت انجام مأموریت بستگی زیادی به میزان ثبات ماهواره در وضعیت موردنظر دارد. ارتعاشات بسیار کوچک می‌تواند تأثیر منفی در کیفیت تصاویر داشته باشد. این ارتعاشات ممکن است به وسیله سیستم‌های مکانیکی و حسگرهایی که در ماهواره نصب شده‌اند ایجاد شود. اما مهمترین عامل تولید، چرخهای عکس‌العملی هستند. بنابراین مدل‌سازی دقیق اغتشاشات چرخهای عکس‌العملی برای پیش‌بینی تأثیر آنها بر روی سازة ماهواره و در نتیجه کارایی ماهواره و نیز ایجاد روش‌هایی برای کنترل ارتعاشات ناخواسته امری ضروری است. در مقالة حاضر دو نوع مدل برای پیش‌بینی اغتشاشات چرخ عکس‌العملی ارائه میشود. اولین مدل، یک مدل تجربی است که بر اساس داده‌های حاصل از تست گیردار چرخ عکس‌العملی آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده توسط نگارنده و همکاران استوار است. داده‌های تست متشکل از نیروها و گشتاورهای اغتشاشی هستند که با استفاده از یک حسگر نیروی شش محوره در سرعت‌های چرخشی یکنواخت مختلف اندازه‌گیری شده‌اند. در این مدل فرض بر آن است که اغتشاشات شامل هارمونی‌های مجزا از سرعت دورانی چرخ عکس‌العملی است که در آن دامنة هر هارمونی با مربع سرعت دوران چرخ متناسب است. این مدل قادر به پیش‌بینی اثر مودهای سازه‌ای چرخ عکس‌العملی نیست. برای این منظور یک مدل غیرخطی که براساس روش انرژی برای پیش‌بینی نیروها و گشتاورهای اغتشاشی (شش درجه آزادی) در هارمونی‌های اصلی چرخ عکس‌العملی ایجاد شده است، ارائه می‌گردد. سپس جهت لحاظ نمودن هارمونی‌های دیگر، مدل تحلیلی مذکور با مدل اول ترکیب شده و مدل بسط‌یافته ایجاد میشود. در نهایت به‌منظور بررسی و اعتبارسنجی مدل‌ها، مقایسه‌ای بین نتایج حاصل از دو مدل و داده‌های تست انجام میشود
امیرحسین توکلی؛ احمد کلهر؛ سیدمحمدمهدی دهقان
دوره 5، شماره 2 ، تیر 1391
چکیده
در این مقاله عملکرد و کارآیی یک شبیه‌ساز سه درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. این پلتفرم یک ابزار آزمایشگاهی مهماست که برای بررسی عملکرد زیر سیستم تعیین و کنترل وضعیت ماهواره مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این دستگاه از یاتاقان هوایی نیم‌کره‌ای برای ایجاد شرایط تعلیق و جاذبة صفر و از چرخ عکس‌العملی نمونه‌‌سازی شده به عنوان ...
بیشتر
در این مقاله عملکرد و کارآیی یک شبیه‌ساز سه درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. این پلتفرم یک ابزار آزمایشگاهی مهماست که برای بررسی عملکرد زیر سیستم تعیین و کنترل وضعیت ماهواره مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این دستگاه از یاتاقان هوایی نیم‌کره‌ای برای ایجاد شرایط تعلیق و جاذبة صفر و از چرخ عکس‌العملی نمونه‌‌سازی شده به عنوان عملگر کنترل وضعیت استفاده شده است. یک حسگر ترکیبی یکپارچه نیز برای تعیین وضعیت به کار میرود. امکان ارسال فرمان و مشاهدة پارامترهای عملکردی پلتفرم در ایستگاه مانیتورینگ با استفاده از کارت شبکة بیسیم امکانپذیر است. برای ارزیابی عملکرد و کارآیی سیستم، کنترلرهای وضعیت PD، QEFو LQR برای سیستم طراحی شده و مانور تغییر وضعیت با استفاده از آنها انجام شده است. نتایج آزمایشهای عملی علاوه بر اثبات عملکرد مناسب کنترلرهای طراحی شده، قابلیت و کارآیی سیستمطراحی شده را به عنوان شبیه‌ساز برای پیاده‌سازی و ارزیابی کنترلرهای وضعیت ماهواره نشان می دهد
سید حسن میری رکن‌آبادی؛ سید مهران میرشمس؛ امیرعلی نیکخواه
دوره 2، شماره 5 ، دی 1388
چکیده
در این مقاله مدل‌سازی مانور وضعیت بهینة هر ماهواره برای تحصیل وضعیت مطلوب با استفاده از عملگرهای فعال چرخ عکس‌العملی انجام گرفته است. بدین ترتیب، ابتدا دینامیک حرکت وضعی ماهواره‌‌ای که در سیستم کنترل وضعیت آن از چرخهای عکس‌العملی به‌عنوان عملگر فعال استفاده شده است؛ استخراج و معادلات به صورت فضای حالت بیان شده‌اند. به منظور ...
بیشتر
در این مقاله مدل‌سازی مانور وضعیت بهینة هر ماهواره برای تحصیل وضعیت مطلوب با استفاده از عملگرهای فعال چرخ عکس‌العملی انجام گرفته است. بدین ترتیب، ابتدا دینامیک حرکت وضعی ماهواره‌‌ای که در سیستم کنترل وضعیت آن از چرخهای عکس‌العملی به‌عنوان عملگر فعال استفاده شده است؛ استخراج و معادلات به صورت فضای حالت بیان شده‌اند. به منظور استخراج معادلات دقیق، معادلات الکتریکی چرخ عکس‌العملی و دینامیک ماهواره کوپل شدهاست و روشهای اجتناب از اشباع چرخ عکس‌العملی نیز در مدل‌سازی وارد شده است. سپس کنترل بهینة مانور وضعیت ماهواره با چرخ عکس‌العملی، و قانون کنترلی تنظیمکنندة درجة دوم خطی (LQR) با موفقیت انجام شده است. نتایج شبیهسازی با دیگر مراجع مرتبط با موضوع مقایسه شده است و حکایت از آن دارد که ماهوارة مفروض پس از گذشت اندک زمانی و با اعمال تلاش کنترلی حداقل به وضعیت دلخواه برسد و پایدار شود. همچنین مانور سریع وضعیت برای چرخش سریع ماهواره و تحصیل وضعیت مطلوب ارائه شده است.
سید حسن میری رکن‌آبادی؛ مهران میرشمس؛ امیرعلی نیکخواه
دوره 2، شماره 4 ، دی 1388
چکیده
در این مقاله گزارشی از مدل‌سازی، طراحی و ساخت و همچنین تست‌های یکی از مهمترین عملگرهای فعال در سیستم کنترل وضعیت ماهواره یعنی چرخ عکس‌العملی ارائه شده است. با توجه به نیازمندی‌های ماموریت از جمله گشتاور ماکزیمم و دقت مورد نیاز جهت کنترل وضعیت یک شبیه‌ساز ماهواره و همچنین محدودیت‌های تعریف شده از جمله محدودیت توان، ولتاژ و جریان ...
بیشتر
در این مقاله گزارشی از مدل‌سازی، طراحی و ساخت و همچنین تست‌های یکی از مهمترین عملگرهای فعال در سیستم کنترل وضعیت ماهواره یعنی چرخ عکس‌العملی ارائه شده است. با توجه به نیازمندی‌های ماموریت از جمله گشتاور ماکزیمم و دقت مورد نیاز جهت کنترل وضعیت یک شبیه‌ساز ماهواره و همچنین محدودیت‌های تعریف شده از جمله محدودیت توان، ولتاژ و جریان قابل وصول، طراحی و انتخاب اجزای اصلی چرخ عکس‌العملی از جمله چرخ طیار، موتور، بیرینگها، نگهدارندهها و دیگر اجزای آن انجام شده و ساخت و مونتاژ چرخ عکس‌العملی تکمیل گردیده است. سپس با راهاندازی و تست چرخ عکس‌العملی ساختهشده،پارامترهای اساسی این مجموعه شناسایی شده تا از صحت عملکرد آن در فرآیند پایدارسازی و مانورهای وضعیت شبیه‌ساز ماهواره اطمینان حاصل گردد.
