طراحی سامانههای فضایی: فضاپیماها، ماهوارهها، ایستگاههای فضایی وتجهیزات آنها
امیررضا کوثری؛ اسد صاغری؛ مسعود خوش سیما
دوره 14، شماره 4 ، دی 1400، ، صفحه 1-9
چکیده
در این مقاله به بررسی ، طراحی و تحلیل حساسیت یک مدار عملیاتی برای ماموریتهای پایش زمین در مدار غیر خورشیدآهنگ پرداخته شده است. مدارهای خورشیدآهنگ گزینه اصلی استقرار ماهوارههای پایش زمین هستند، اما در نبود امکان دستیابی به چنین مدارهایی گزینههای دیگری نیز قابل بررسی هستند که شامل مدارهای چند خورشیدآهنگ با قابلیت تکرار رد زمینی ...
بیشتر
در این مقاله به بررسی ، طراحی و تحلیل حساسیت یک مدار عملیاتی برای ماموریتهای پایش زمین در مدار غیر خورشیدآهنگ پرداخته شده است. مدارهای خورشیدآهنگ گزینه اصلی استقرار ماهوارههای پایش زمین هستند، اما در نبود امکان دستیابی به چنین مدارهایی گزینههای دیگری نیز قابل بررسی هستند که شامل مدارهای چند خورشیدآهنگ با قابلیت تکرار رد زمینی میشوند. در اینجا با توجه به ارتفاع و شیب مداری دردسترس، مجموعهای از این نوع مدارها با درنظر گرفتن ماموریت تعریف شده طراحی می شوند. به این منظور با تشکیل یک مسئله جستجو مقید، و با درنظر گرفتن قیدهای مربوط به ویژگی چند خورشیدآهنگی و تکرارشوندگی رد زمینی، به جستجوی مشخصههای مداری پرداخته شده است. در ادامه با هدف شناسایی محدوده مجاز در خطای تزریق مداری تحلیل حساسیت ویژگیهای این مدارها نسبت به عدمقطعیتهای دقت تزریق طی مطالعه موردی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.
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 زیرمجموعههای فضایی: (هدایت، کنترل، سازه و...)
محمد نوابی؛ حسین قنبری
دوره 13، شماره 2 ، تیر 1399، ، صفحه 79-86
چکیده
در این مقاله به کنترل وضعیت فضاپیما در حضور عدم قطعیت و اغتشاش با استفاده از روش کنترل تطبیقی بهبود یافته پرداخته شده است. دسترسی به مانور سریع در فضاپیماها کاهش دقت را به همراه دارد. از این رو برای افزایش دقت در مانور سریع فضاپیما و مقاومت در برابر نامعینیها کنترل تطبیقی L1 پیشنهاد شده است. این کنترلر به دلیل قابلیت تطبیق سریع و مقاومت ...
بیشتر
در این مقاله به کنترل وضعیت فضاپیما در حضور عدم قطعیت و اغتشاش با استفاده از روش کنترل تطبیقی بهبود یافته پرداخته شده است. دسترسی به مانور سریع در فضاپیماها کاهش دقت را به همراه دارد. از این رو برای افزایش دقت در مانور سریع فضاپیما و مقاومت در برابر نامعینیها کنترل تطبیقی L1 پیشنهاد شده است. این کنترلر به دلیل قابلیت تطبیق سریع و مقاومت در برابر نامعینیها میتوان در کنترل وضعیت استفاده کرد. برای نشان دادن عملکرد این کنترلر، در این مقاله کنترل تطبیقی L1 با کنترل تطبیقی متداول مدل مرجع مقایسه شده است. دینامیک سیستم چند ورودی- چند خروجی میباشد. نتایج شبیهسازی عملکرد مطلوب کنترلر L1 را نشان میدهد.
طراحی سامانههای فضایی: فضاپیماها، ماهوارهها، ایستگاههای فضایی وتجهیزات آنها
سید حامد هاشمی مهنه؛ امیر رضا قائد امینی هارونی
دوره 12، شماره 4 ، دی 1398، ، صفحه 1-17
چکیده
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 ...
بیشتر
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.
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.
عاطفه حسین زاده؛ امیرحسین آدمی؛ اصغر ابراهیمی
دوره 11، شماره 1 ، خرداد 1397، ، صفحه 1-12
چکیده
در مأموریتهای فضایی وسایل بازگشتپذیر (Reentry Vehicle)، فاز بازگشت به جو از مهمترین مراحل مأموریت میباشد. به همین دلیل، هدایت و کنترل وسیلة بازگشتپذیردر این فاز مأموریت از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این مقاله یک الگوی هدایت و کنترل بهینه برای وسایل بازگشتپذیر ارائه میشود که در برابر عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مقاوم باشد. ...
بیشتر
در مأموریتهای فضایی وسایل بازگشتپذیر (Reentry Vehicle)، فاز بازگشت به جو از مهمترین مراحل مأموریت میباشد. به همین دلیل، هدایت و کنترل وسیلة بازگشتپذیردر این فاز مأموریت از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این مقاله یک الگوی هدایت و کنترل بهینه برای وسایل بازگشتپذیر ارائه میشود که در برابر عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مقاوم باشد. برای استفاده از هر نوع روش هدایتی، ابتدا باید معادلات حرکت وسیله را بهدست آورد. در این مقاله از روش کنترل غیرخطی کوادراتیک برای هدایت مسیر استفاده میشود. در همین راستا هدف از انجام این مقاله توسعة معادلات حرکت وسایل بازگشتپذیر به فرم فضای حالت و استخراج ماتریسهای سیستمی و کنترلی وابسته به متغیرهای حالت و کنترل میباشد. در این مقاله سعی شده است تا با استفاده از کنترلر غیرخطی کوادراتیک و تعقیب یک مسیر مرجع، خطای برخورد وسیلة بازگشتی در نقطة پایانی حداقل شود. بدین منظور برای یک مسیر مشخص با پارامترهای ورودی مختلف، با استفاده از روش تکاملی الگوریتم ژنتیک برای کاهش خطای برخورد در نقطة پایانی با تغییرات ماتریسهای وزنی Q و R تلاش شده است. برای بررسی و امتحان صحت این روش از طریق آنالیز مونت کارلو، این روش برای 1000 مسیر مختلف تحلیل شده است. نتایج نشان میدهد که با استفاده از توسعة ماتریسهای سیستمی وابسته به متغیرهای حالت و کنترل، خطای برخورد در حضور عدم قطعیتهای پارامترهای ورود 90% بهبود مییابد.
عاطفه حسین زاده؛ امیرحسین آدمی؛ اصغر ابراهیمی
دوره 10، شماره 4 ، اسفند 1396، ، صفحه 29-40
چکیده
هدف این مقاله ارائة یک الگوی هدایت و کنترل بهینه برای وسایل بازگشتپذیر است که در برابر عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مقاوم باشد. روشهای مختلفی برای طراحی مسیر بهینه و یا کنترل بهینة وسایل بازگشتپذیر ارائه شده است، ولی تعداد کمی قابلیت استفاده بر خط را داراست. روشهایی نیز که مدعی دارا بودن قابلیت استفاده برخط میباشند، عموماً ...
بیشتر
هدف این مقاله ارائة یک الگوی هدایت و کنترل بهینه برای وسایل بازگشتپذیر است که در برابر عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مقاوم باشد. روشهای مختلفی برای طراحی مسیر بهینه و یا کنترل بهینة وسایل بازگشتپذیر ارائه شده است، ولی تعداد کمی قابلیت استفاده بر خط را داراست. روشهایی نیز که مدعی دارا بودن قابلیت استفاده برخط میباشند، عموماً از سادهسازی و راهحلهای نزدیک بهینه درون خود استفاده نمودهاند. در این مقاله سعی شده است تا با استفادة تلفیقی از روش کنترل بهینة غیرخطی، روش بهینهسازی الگوریتم ژنتیک و روش رگرسیون حداقل مربعات جزیی، الگوریتمی بهینه و مقاوم برای وسایل بازگشتپذیر ارائه شود که قابلیت استفاده برخط را داشته باشد. براساس نتایج استخراج شده، نشان داده میشود که با استفاده از این روش پیشنهادی، در صورت وجود عدم قطعیت در پارامترهای ورود، ماتریسهای کنترلی متناسب با هر شرایط اولیة جدید استخراج و با استفاده از روش کنترلی غیرخطی کوادراتیک، وسیلة بازگشتپذیر با دقت خوبی به سمت هدف هدایت میشود. نتایج آنالیز مونت کارلو نشان میدهد که خطای برخورد نسبت به کنترل بهینة غیرخطی کلاسیک 88% بهبود یافته است.
وحید بهلوری؛ سید حمید جلالی نائینی
دوره 10، شماره 4 ، اسفند 1396، ، صفحه 55-66
چکیده
در این مقاله، استفاده از الگوریتم بهینهسازی مقاوم برای طراحی سیستم کنترل وضعیت ماهواره، به منظور بهبود عملکرد آن تحت عدم قطعیت، پیشنهاد شده است. در این راستا، یک ماهوراه تک محورۀ صلب باعملگر تراستر روشن-خاموش با اشمیتتریگر و PID در نظر گرفته شده است. عدم قطعیتهای مدل شامل ممان اینرسی، سطح تراست، تأخیر زمانی خالص تراستر و دامنة ...
بیشتر
در این مقاله، استفاده از الگوریتم بهینهسازی مقاوم برای طراحی سیستم کنترل وضعیت ماهواره، به منظور بهبود عملکرد آن تحت عدم قطعیت، پیشنهاد شده است. در این راستا، یک ماهوراه تک محورۀ صلب باعملگر تراستر روشن-خاموش با اشمیتتریگر و PID در نظر گرفته شده است. عدم قطعیتهای مدل شامل ممان اینرسی، سطح تراست، تأخیر زمانی خالص تراستر و دامنة اغتشاش خارجی است. تابع هدف بهینهسازی مقاوم، ترکیب وزنی میانگین قدر مطلق خطای نشانهروی و انحراف معیار آن در نظر گرفته شده است. نتایج حل عددی نشان میدهد که روش بهینهسازی مقاوم در مقایسه با روش بهینهسازی معین از نظر مقاوم بودن، عملکرد سیستم کنترل وضعیت را در مواجهه با عدم قطعیتها بهبود داده است.
امیرحسین تقوی؛ احمد سلیمانی؛ تقی شجاعی
دوره 7، شماره 2 ، تیر 1393، ، صفحه 63-74
چکیده
اخیرًا عملگرهای جدیدی به نام کنترلرهای مومنتوم سیالی برای کنترل وضعیت ماهواره پیشنهاد شده است. این عملگرها نسبت به دیگر عملگرهای ذخیرهساز مومنتوم مثل چرخهای عکسالعملی و CMGها، دارای نسبت گشتاور اعمالی به وزن بالاتری، جانمایی و مونتاژ راحتتر، ارتعاش انتقالی کمتر و... هستند. اما یکی از مشکلات پیادهسازی چنین سیستمهایی در ...
بیشتر
اخیرًا عملگرهای جدیدی به نام کنترلرهای مومنتوم سیالی برای کنترل وضعیت ماهواره پیشنهاد شده است. این عملگرها نسبت به دیگر عملگرهای ذخیرهساز مومنتوم مثل چرخهای عکسالعملی و CMGها، دارای نسبت گشتاور اعمالی به وزن بالاتری، جانمایی و مونتاژ راحتتر، ارتعاش انتقالی کمتر و... هستند. اما یکی از مشکلات پیادهسازی چنین سیستمهایی در عمل، پیچیدگی در مدلسازی ریاضی این عملگرها میباشد. این امر باعث شده است که اکثر محققان از یک مدل ساده شده، برای طراحی سیستم کنترلی استفاده کنند، بدون آنکه عدم قطعیتها در مدل ساده شده را در نظر بگیرند. در این مقاله برای رفع این مشکل از یک روش کنترلی مود لغزشی- تطبیقی استفاده شده که در برابر این نبود قطعیتها در مدل مقاوم است و همچنین میتواند حد بالای این عدم قطعیتها را تخمین بزند، بدون آنکه نیاز باشد تا از عملگرهای بزرگتر برای اطمینان از پایداری سیستم استفاده کرد. با توجه به نتایج شبیهسازی، میتوان مشاهده کرد که سیستم کنترلی مورد طراحی قادر است که ماهواره را در کمترین زمان ممکن و بدون فراجهش به وضعیت مطلوب برساند.