علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

طراحی، ساخت و تست یک شبیه‌ساز کنترل وضعیت برای میکروماهواره چابک بر مبنای عملگرهای ژایروی کنترل ممان تک‌جیمبال

نویسندگان
چکیده
شبیه‌ساز زیرسیستم کنترل وضعیت ماهواره یک سیستم آزمایشگاهی است که به‌منظور توسعه و تست الگوریتم‌های مختلف کنترلی در یک محیط با ریسک و هزینة پایین طراحی شده است. این سیستم آزمایشگاهی قادر است تا شرایط واقعی ماهوارة چابک در فضا را با دقت بسیار خوبی در روی زمین ایجاد کند. شبیه‌ساز توسعه داده شده از چهار بخش‌ مهم سیستم تأمین توان، سیستم کنترل آن‌بورد، نگهدارندة شبیه‌ساز و کامپیوتر زمینی تشکیل شده است. سیستم کنترل آن‌بورد شامل یک کامپیوتر صنعتی، چهار عملگر ژایروی کنترل ممان تک‌جیمبال و یک حسگر تعیین وضعیت است. نگهدارندة شبیه‌ساز شامل یک صفحه پلتفرم به‌منظور نصب تجهیزات، یاتاقان هوایی نیم‌کروی و پایه است. ارتباط بین کامپیوتر زمینی و شبیه‌ساز به‌صورت بی‌سیم فراهم شده است. در این مقاله، ابتدا مراحل طراحی، ساخت و تست شبیه‌ساز ارائه شده و سپس به منظور تست آن، نتایج پیاده‌سازی الگوریتم‌ کنترلی PID بر اساس زوایای اویلر و نیز فیدبک کواترنیون به همراه نتایج شبیه‌سازیارائه می‌شود.
کلیدواژه‌ها

  1. Schwartz, J. L., Peck, M. A. and Hall, C. D. "Historical Survey of Air-Bearing Spacecraft Simulators,"Journal of Guidance, Control and Dynamics, 26, No. 4, 2003, pp. 513-522.
  2. Available, [on line]: http:\\ascl.kaist.ac.kr, Access Date: 2009.
  3. Omagari, K., Usuda, T. and Matunaga, S. "Research of Control Momentum Gyros for Micro-Satellites and 3-DOF Attitude Dynamics Simulator Experiments,"Proceeding of The 8th International Symposium on Artifical Intelligence, Robotics and Automation in Space-iSAIRAS, Munich, Germany, September 2005.
  4. Available, [on line]: http:\\www.ee.surrey.ac.uk/ SSC/research/controlsystems, Access Date: 2009.
  5. Hall, J.S., Design and Integration of a Three Degrees- of- Freedom Robotics Vehicle withControl Moment Gyro for the Autonomous Multi-Agent Physically Interacting Spacecraft (AMPHIS) Testbed, (M.Sc. Thesis), Naval Postgraduate School, Monterey, California, 2006.
  6. Lappas, V. J., Steyn, W. H. and Underwood, C. I., "Attitude Control for Small Satellites Using Control Moment Gyros,"Acta Astronautica, Vol. 51, No. 1-9, 2002, pp. 101-111.
  7. Available, [on line]: http:\\Staff.ee.sun.ac.za/ whsteyn/ papers/usu2002_CMG.pdf, Access Date: 2009.
  8. Lappas, V. J. and et.al., "Design, Analysis and In-orbit Performance of the BILSAT-1 Microsatellite Twin Control Moment Gyroscope Experimental Cluster,"55th International Astronautical Congress, Vancouver, Canada,
  9. Kim, J. J., Sands, T. and Agrawal, B. N. "Acquisition, Tracking and Pointing Technology Development for Bifocal Relay Mirror Spacecraft,"Proceeding of SPIE, Vol. 6569, 2007.
  10. Schwartz, L., The Distributed Spacecraft Attitude Control System Simulator: from Design Concept to Decentralized Control, (PhD Thesis), Virginia Polytechnic Institute and State University, Aerospace Engineering, 2004.
  11. Aghalari, A. Study on Satellite Simulators, Designing and Fabrication of a Single Gimbal Control Moment Gyro for Simulator, Technical Report, Aerospace University Complex, University of TechnologyMalek Ashtar 1389 (In Persian).
  12. Aghalari, A. and Abedian, A. Designing and Integration of a Satellite Simulator with Single Gimbal Control Moment Gyros, Technical Report, Aerospace University Complex, University of Technology Malek Ashtar1389 (In Persian).
  13. Kalhor, A. and Cheheltani, S. H., Designing and Integration of Electronics and Computer Parts of Satellite Simulator with Single Gimbal Control Moment Gyros, Technical Report, Aerospace University Complex,University of Technology Malek Ashtar, 1390 (In Persian).
  14. Saeedimanesh, M. Software Simulation and Analysis of the Air Bearing Used in The Satellite Simulator, Technical Report, Aerospace University Complex,University of Technology Malek Ashtar, 1390 (In Persian).
  15. Available, [on line]: http://www.Microstrain.com, Access Date: 2009.
  16. Aghalari, A., Kalhor, A., Dehghan, S. M. M. and Abedian, A. "Designing, Testing and Evaluation of A Single Gimbal Control Moment Gyro for Microsatellite,"Journal of Space Science and Technology, 2, No. 3, pp. 13-24, 1388 (In Persian).
  17. Aghalari, A. and Abedian, A., Designing and Fabrication of Reaction Wheel Disturbances Measuring Setup, Technical Report, Aerospace University Complex, University of Technology Malleke Ashtar, 1387 (In Persian).
  18. Available, [on line]: ati-ia.com, Access Date: 2006.
  19. Aghalari, A. Fabrication, Functional and Vibration Tests of Single Gimbal Control Moment Gyro, Technical Report, Aerospace University Complex, University of Technology Maleke Ashtar, 1391 (In Persian).
  20. Aghalari, A., Iranzad, M. and Mahdiabadi, M.,"Measuring and Simulation of a Prototype Reaction Wheel Disturbances,"18th International Conference of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran, 1389 (In Persian).
  21. Available, [on line]: maxonmotors.com, Access Date: 2009.
  22. Available, [on line]: inducoder.com, Access Date: 2009.
  23. Available, [on line]: avagotech.com, Access Date: 2009.
  24. Available, [on line]: microchip.com, Access Date: 2009.
  25. http://www.nxp.com, Access Date: 2009.
  26. Available, [on line]: toshiba.com, Access Date: 2009.
  27. MIT CIPD. "Understanding D. C. Motor Characteristics," Designing with D. C. Motors MIT, Mechanical Engineering, CIPD, 2009.
  28. Chien, K. L., Hrones, J. A. and Reswick, J. B. on the Automatic Control of Generalized Passive Systems, Transactions of the American Society of Mechanical Engineers., Bd. 74, Cambridge (Mass.), USA,1952, pp. 175-185
  29. Available, [on line]: aaeon.com, Access Date: 2009.
  30. Available, [on line]: http://liionbms.com/php/ pouch_ tips.php#Side_clamping, Access Date: 2009.
  31. Available, [on line]: peak-system.com, Access Date: 2009.
  32. Kalhor, A., Aghalari, A., Faghihinia, A. and Yaghubi, R., Study of Singularity, Modeling, Designing and Simulation of Controllers for Satellite Simulator with Single Gimbal Control Moment Gyros, Technical Report, Aerospace University Complex, University of Technology Malek Ashtar,1389 (In Persian).
  33. Aghalari, A. and Faghihinia, A.,"PD and Feedback Quaternion Control Strategy for Attitude Control of a Satellite Equipped with Four Single Gimbal Control Moment Gyros," 10th International Conference of Aerospace Engineering, University of Tarbiat-Modarres, Tehran, Iran, 1389 (In Persian).

  • تاریخ دریافت 13 دی 1393
  • تاریخ بازنگری 16 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395