بهبود كنترل وضعیت ماهواره در مدار هنگام عبور از سایه زمین

توضیحات

بهبود كنترل وضعیت ماهواره در مدار هنگام عبور از سایه زمین
فرمت فایل:PDF
تعداد صفحه:110
پایانامه براي دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”
مهندسی برق- کنترل
فهرست مطالب :
چكيده.......................................................... 1
مقدمه............................................................................ 2
فصل اول : كليات
1 -1( مروري بر روش هاي پيشين كنترل ماهواره ................................................ 4
2 -1 ( مروري بر روشهاي پيشين طراحي سيستم فازي .......................................... 11
فصل دوم : معرفي معادلات ماهواره و بررسي مشكلات روش هاي پيشين
1 -2 ( معرفي زواياي مداري و اويلر ................................................................. 17
2 -2 ( معادلات ديناميكي ماهواره ..................................................... 21
3 -2 ( معادلات ميدان مغناطيسي زمين ..................................... 25
2) معادلات امواج خورشيد .............................................................. 27 -4
2) كنترلر قديمي .................................................................. 30 -5
2) بررسي عملكرد كنترلر قديمي و نتيجه گيري ............................................. 33 -6
فصل سوم : كنترلر فازي تطبيقي
3) تعريف مسئله ............................................................................ 39 -1
3) مستقيم -2 طراحي كنترلر فازي تطبيقي به روش ................................................ 40
3) تنظيم -3 الگوريتم خود ......................................................... 46
4 -3 ( نتيج شبيه سازي ......................................................... 49
1 -4 -3 ( پاندول معكوس ..................................................... 49
3) سيستم مغناطيسي ............................................................. 55 -4 -2
فصل چهارم : كنترل ماهواره در سه محور
1 -4 ( بررسي تاثير تداخلات داخلي ماهواره .......................................... 61
4) مغناطيسي -1 -1 مدل ميدان .............................................................. 62
4) مغناطيسي -1 -2 ماتريس ميدان .................................................................. 64
4) حي كنترلر -2 بررسي شرايط سيستم براي طرا ......................... 69
4) كنترلر -3 طراحي ........................................................................ 73
4 -4 ( مرحله اول: شبيه سازي سيستم با كنترلر پيشنهادي .................................... 75
75.......................................................... 450.km مدار كروي با ارتفاع 1 -4 -4 (
2 -4 -4 ( 79................................................1000km مدار كروي با ارتفاع
3 -4 -4 ( مدار بيضوي ............................................................ 81
5 -4 ( مرحله دوم: مقايسه كنترلر خورشيدي و پيشنهادي ...................................... 83
1 -5 -4 ( 83............................................................... 42000km مدار با شعاع
2 -5 -4 ( 86...................................................................9000km مدار با شعاع
6 -4 ( مرحله سوم: استفاده از دو سيستم به صورت تركيبي ......................................... 89
نتيجه گيري و پيشنهادات .......................................................................... 92
نتيجه گيري.............................................................................. 93
پيشنهادات..................................................................... 94
ماخذ منابع و .................................................................. 95
منابع لاتين ................................................. 96
هاي اطلاع رساني.......................................................... 99
چكيده انگليسي ............................................................................. 100
چکیده :
مستقيم در اين پروژه، كنترل فازي تطبيقي به روش با الگوريتم خود تنظيم براي سيستمهاي تك ورودي تك خروجي، ارائه شده است. سيگنال كنترل بوسيله يك سيستم فازي با تعداد قانون ثابت و تابع عضويت قابل تنظيم توليد ميشود. براي تنظيم توابع عضويت، از سيگنال مرجع و خطاي حالت استفاده ميشود. براي اثبات پايداري حلقه بسته از متد لياپانوف استفاده شده و كنترلر طراحي شده بر روي دو سيستم، پاندول معكوس و سيستم مغناطيسي بكار گرفته شده است.
نتيجه شبيه سازي، عملكرد مناسب سيستم را نشان مي دهد، از اين رو، از اين سيستم براي كنترل سيستم ماهواره در سه محور استفاده كردهايم. شبيه سازي نشان ميدهد كه سيستم در هر مدار كروي يا بيضوي با ارتفاع متفاوت عملكرد مناسبي دارد. همچنين با استفاده از اين كنترلر و محركهاي جديد ما توانستيم مشكل عبور از سايه كه سبب ناپايداري در روشهاي خورشيدي ميشود به خوبي برطرف شده و
سيستم چه بصورت مجزا و چه به صورت تركيبي با سيستم خورشيدي به خوبي عمل ميكند.
موفقيت موشك پايداري ماهواره براي ها، فضاپيماها مورد توجه زيادي قرار گرفته است. گشتاورهاي محيطي ماهواره از جمله ، گشتاور جاذبه، فشار امواج خورشيد، آيروديناميك، ميدان مغناطيسي و نيروي عكس العمل ملكولهاي آزاد سبب ناپايداري و اغتشاش در مسير حركت ماهواره ميشوند. بسياري از ماهواره هايي كه در زمينه بررسي وضعيت زمين مورد استفاده قرار گرفتهاند، در مدارات كروي قرار دارند. بدليل وجود تاثيرات اغتشاشي بيشتر در مدارات بيضوي، بدليل تغيير شعاع مدار، سرعت و درنتيجه ايجاد شتاب در ماهواره، كنترل ماهواره در مدارات بيضوي اهميت بيشتري نسبت به مدارات كروي دارد. اما به دليل اينكه سيستم هاي نظامي، تلويزيوني، مخابراتي و هماشناسي و… ملزم به قرارگيري در يك نقطه زمين و چرخش در مدار كروي ميباشند، بسياري از تحقيقات گرايش به سمت مدارات كروي دارد.
يكي از مقالاتي كه در سال 2008 منتشر شده است، در زمينه كنترل ماهواره در مدارات كروي و بيضوي با استفاده از امواج خورشيدي ميباشد. براي طراحي كنترلر از روش كلاسيك PD كنترلر استفاده شده است. اين كنترلر بر اساس مدل خطي سيستم طراحي شده، از اين رو، هنگاميكه انحراف اوليه ماهواره زياد ميشود سيستم دچار ناپايداري ميشود.
همچنین استفاده از امواج خورشید سبب می شود تا عملکرد کنترلر وابسته به نور خورشید بوده و هنگامی که ماهواره از سایه زمین عبور می کند کنترلر عملا غیر استفاده می شود. برای حل این مشکل، ما روش جدیدی را ارائه داده ایم که در آن مشکلات بیان شده مرتفع شده است. سیستم پیشنهادی هم در مدارای کروی و هم در مدارات بیضوی پاسخ را داده است.
بخش 1
کلیات
1-1) مروری بر روش های پیشین کنترل ماهواره
پس از پرتاب اولین ماهواره در سال 1957، کنترل حالت ماهواره دارای اهمیت بالایی می باشد. برای کنترل حالت ماهواره، روش های کنترلی زیادی ارائه شده و از محرک های مختلفی استفاده شده است.
به طور کلی، همه روش ها به دو دسته فعال و غیرفعال تقسیم می شود:
روش فعال به روشی گفته شده که در آن، یک منبع خارجی به عنوان محرک برای تولید گشتاور مورد استفاده قرار گرفته که سبب افزایش وزن می شود. اما مزیت این منابع خارجی این است که می توان توسط آن، ماهواره را با دقت بالایی کنترل کرد.
در مقابل، در روش های غیرفعال از نیروهای خارجی برای کنترل استفاده می شود، مانند: نور خورشید و میدان مغناطیسی زمین. استفاده از این نیروها سبب کاهش تجهیزات ساخت در طراحی محرک ها می شود.
و...