علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

کنترل بهینة وضعیت ماهواره با عملگر چرخ عکس‌العملی

نویسندگان
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 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.
کلیدواژه‌ها

  1. Lai, L. Ch., Yang, Ch. Ch. and Wu, Ch. J., “Time-Optimal Maneuvering Control of a Rigid Spacecraft,” Acta Astronautica, Vol. 60, Issue 10-11, 2007, pp.791 – 800.
  2. Chen, X. and Steyn, W. H., “Optimal Combined Reaction-Wheel Momentum Management for LEO Earth-Pointing Satellites,” 12th AIAA/USU Conference on Small Satellites, 1998.
  3. Yoonhyeok, Ch., Hyunjae, L. and Hyochoong, B., “Optimal Reaction Wheel Steering Law for Saturation Avoidance,” Proceedings of the Aircraft Symposium, Vol. 43rd, pp. 65, 2005.
  4. Sidi, M. J., Spacecraft Dynamics and Control a Practical Engineering Approach, Cambridge University Press, 1997.
  5. کرک، دونالد. مقدمه‌ای بر تئوری کنترل بهینه، ترجمة سیدکمال‌الدین نیک‌روش، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، چاپ چهارم، 1382.
  6. Lyshevski, S. E., Electromechanical Systems, Electric Machines, and Applied Mechatronics, CRC Press, 2000.
  7. Pedersen, D. R., Grunnet, J. D., Larsen, J. A., Laursen, K. K., Kolakowska, E. and Amo, I. P., Attitude Control System for AAUSAT-II, Aalborg University, Institute of Electronic Systems, Project Period IAS8, February 2nd - June 2nd, 2004.

  • تاریخ دریافت 22 تیر 1393
  • تاریخ بازنگری 20 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395