بهبود کنترل وضعیت ماهواره در مدار هنگام عبور از سایه زمین
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:PDF
تعداد صفحه:110
پایانامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”
مهندسی برق- کنترل
فهرست مطالب :
چکیده.......................................................... 1
مقدمه............................................................................ 2
فصل اول : کلیات
1 -1( مروری بر روش های پیشین کنترل ماهواره ................................................ 4
2 -1 ( مروری بر روشهای پیشین طراحی سیستم فازی .......................................... 11
فصل دوم : معرفی معادلات ماهواره و بررسی مشکلات روش های پیشین
1 -2 ( معرفی زوایای مداری و اویلر ................................................................. 17
2 -2 ( معادلات دینامیکی ماهواره ..................................................... 21
3 -2 ( معادلات میدان مغناطیسی زمین ..................................... 25
2) معادلات امواج خورشید .............................................................. 27 -4
2) کنترلر قدیمی .................................................................. 30 -5
2) بررسی عملکرد کنترلر قدیمی و نتیجه گیری ............................................. 33 -6
فصل سوم : کنترلر فازی تطبیقی
3) تعریف مسئله ............................................................................ 39 -1
3) مستقیم -2 طراحی کنترلر فازی تطبیقی به روش ................................................ 40
3) تنظیم -3 الگوریتم خود ......................................................... 46
4 -3 ( نتیج شبیه سازی ......................................................... 49
1 -4 -3 ( پاندول معکوس ..................................................... 49
3) سیستم مغناطیسی ............................................................. 55 -4 -2
فصل چهارم : کنترل ماهواره در سه محور
1 -4 ( بررسی تاثیر تداخلات داخلی ماهواره .......................................... 61
4) مغناطیسی -1 -1 مدل میدان .............................................................. 62
4) مغناطیسی -1 -2 ماتریس میدان .................................................................. 64
4) حی کنترلر -2 بررسی شرایط سیستم برای طرا ......................... 69
4) کنترلر -3 طراحی ........................................................................ 73
4 -4 ( مرحله اول: شبیه سازی سیستم با کنترلر پیشنهادی .................................... 75
75.......................................................... 450.km مدار کروی با ارتفاع 1 -4 -4 (
2 -4 -4 ( 79................................................1000km مدار کروی با ارتفاع
3 -4 -4 ( مدار بیضوی ............................................................ 81
5 -4 ( مرحله دوم: مقایسه کنترلر خورشیدی و پیشنهادی ...................................... 83
1 -5 -4 ( 83............................................................... 42000km مدار با شعاع
2 -5 -4 ( 86...................................................................9000km مدار با شعاع
6 -4 ( مرحله سوم: استفاده از دو سیستم به صورت ترکیبی ......................................... 89
نتیجه گیری و پیشنهادات .......................................................................... 92
نتیجه گیری.............................................................................. 93
پیشنهادات..................................................................... 94
ماخذ منابع و .................................................................. 95
منابع لاتین ................................................. 96
های اطلاع رسانی.......................................................... 99
چکیده انگلیسی ............................................................................. 100
چکیده :
مستقیم در این پروژه، کنترل فازی تطبیقی به روش با الگوریتم خود تنظیم برای سیستمهای تک ورودی تک خروجی، ارائه شده است. سیگنال کنترل بوسیله یک سیستم فازی با تعداد قانون ثابت و تابع عضویت قابل تنظیم تولید میشود. برای تنظیم توابع عضویت، از سیگنال مرجع و خطای حالت استفاده میشود. برای اثبات پایداری حلقه بسته از متد لیاپانوف استفاده شده و کنترلر طراحی شده بر روی دو سیستم، پاندول معکوس و سیستم مغناطیسی بکار گرفته شده است.
نتیجه شبیه سازی، عملکرد مناسب سیستم را نشان می دهد، از این رو، از این سیستم برای کنترل سیستم ماهواره در سه محور استفاده کردهایم. شبیه سازی نشان میدهد که سیستم در هر مدار کروی یا بیضوی با ارتفاع متفاوت عملکرد مناسبی دارد. همچنین با استفاده از این کنترلر و محرکهای جدید ما توانستیم مشکل عبور از سایه که سبب ناپایداری در روشهای خورشیدی میشود به خوبی برطرف شده و
سیستم چه بصورت مجزا و چه به صورت ترکیبی با سیستم خورشیدی به خوبی عمل میکند.
موفقیت موشک پایداری ماهواره برای ها، فضاپیماها مورد توجه زیادی قرار گرفته است. گشتاورهای محیطی ماهواره از جمله ، گشتاور جاذبه، فشار امواج خورشید، آیرودینامیک، میدان مغناطیسی و نیروی عکس العمل ملکولهای آزاد سبب ناپایداری و اغتشاش در مسیر حرکت ماهواره میشوند. بسیاری از ماهواره هایی که در زمینه بررسی وضعیت زمین مورد استفاده قرار گرفتهاند، در مدارات کروی قرار دارند. بدلیل وجود تاثیرات اغتشاشی بیشتر در مدارات بیضوی، بدلیل تغییر شعاع مدار، سرعت و درنتیجه ایجاد شتاب در ماهواره، کنترل ماهواره در مدارات بیضوی اهمیت بیشتری نسبت به مدارات کروی دارد. اما به دلیل اینکه سیستم های نظامی، تلویزیونی، مخابراتی و هماشناسی و… ملزم به قرارگیری در یک نقطه زمین و چرخش در مدار کروی میباشند، بسیاری از تحقیقات گرایش به سمت مدارات کروی دارد.
یکی از مقالاتی که در سال 2008 منتشر شده است، در زمینه کنترل ماهواره در مدارات کروی و بیضوی با استفاده از امواج خورشیدی میباشد. برای طراحی کنترلر از روش کلاسیک PD کنترلر استفاده شده است. این کنترلر بر اساس مدل خطی سیستم طراحی شده، از این رو، هنگامیکه انحراف اولیه ماهواره زیاد میشود سیستم دچار ناپایداری میشود.
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...