ارزیابی عملکرد شبیه‌ساز سه درجه آزادی ماهواره با پیاده‌سازی کنترلرهای وضعیت سه‌محوری

توکلی, امیرحسین; کلهر, احمد; دهقان, سیدمحمدمهدی

ارزیابی عملکرد شبیه‌ساز سه درجه آزادی ماهواره با پیاده‌سازی کنترلرهای وضعیت سه‌محوری

نویسندگان

امیرحسین توکلی

احمد کلهر

سیدمحمدمهدی دهقان

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 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

کلیدواژه‌ها

تعیین و کنترل وضعیت

یاتاقان هوایی

چرخ عکس‌العملی

حسگر تعیین وضعیت

کنترلر

مانور تغییر وضعیت

Schwartz, J. , Peck, M. A. and Hall, C. D., “Historical Review of Air-Bearing Spacecraft Simulators,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 26, No. 4, 2003, pp. 513-522.
Kim, B. , Velenis, E., Kriengsiri, P., and Tsiotras, P., “Designing a Low Cost Spacecraft Simulator,” IEEE Control Systems Magazine, Vol. 23, Issue 4, 2003, pp. 26-37.
Jung, D., and Tsiotras, P., “A 3-DoF Experimental Test-Bed for Integrated Attitude Dynamics and Control Research,” AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, AAS Astrodynamics Specialist Conference, Austin, Texas, 2003.
Justin, S., McFarland, M., Shoemaker, A. and Eide, J., “Characterization of Cold-Gas Thrusters for Use on Spacecraft Simulators,” AIAA Mid-Atlantic (Region I-MA) Student Conference, Blacksburg, Virginia, 2004.
Romano, M. and Agrawal, B. N., “Attitude Dynamics and Control of a Dual-Body Spacecraft with Variable-Speed Control Moment Gyros,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 27, No. 4, 2004, pp. 513-525.
Prado, J. and Bisiacchi, G., Reyes, L., Vicente, E., Contreras, F., Mesinas, M. and Juárez, A., “Three Axis Airbearing Based Platform for Small Satellite Attitude Determination and Control Simulation,” Journal of Applied Research and Technology (JART), Vol. 3, No.3, 2005, pp. 222-237.
French, D. B., “Hybrid Control Strategies for Rapid, Large Angle Satellite Slew Maneuvers,” (M. Sc. Thesis), Air University, Air Institute of Technology, Ohio, 2003.
Tavakoli, A. H., Abedian, A. and Dehghan, M., “Designing and Manufacturing of Hemispherical Airbearing”, Mechanical Engineering Magazine, No. 61, 2008 (In Persian).
Available: [on line], http://www.nelsonair.com.
Tavakoli, A. H., Abedian, A. and Dehghan, M., Designing and Manufacturing of Mechanical Parts of an Attitude Control Simulator, Technical Report, SRI/G2-R-1387-030238, Aerospace University Complex, 2008 (In Persian).
Larson, W. and Wertz, J., Space Mission Analysis & Design, CRC Press, 1992.
Jelinsky, P., SNAP Reaction Wheel Size, Report at 12/20/2004.
Adiprawita, W., Ahmad, A. S. and Sembiring, J., “Development of AHRS (Attitude and Heading Reference System) for Autonomous UAV (Unmanned Aerial Vehicle),” Proceedings of the International Conference on Electrical Engineering and Informatics, Institut Teknologi Bandung, Indonesia, 2007.
Kalhor, A., and Dehghan, M., Designing and Manufacturing of Electrical Parts of an Attitude Control Simulator, Technical Report, Aerospace University Complex, SRI/G2-R-1387--060246, 2008 (In Persian).