استفاده از بستر یاتاقان هوایی و عملگر رانشگر گاز سرد برای شبیه‌سازی دینامیک وضعیت ماهواره

نویسندگان

1 دانشگاه خواجه نصیر

2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

4 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

5 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

doi
چکیده

ارائه روندنمای طراحی و ساخت شبیه‌ساز دینامیک وضعیت ماهواره که به‌منظور صحت‌سنجی الگوریتم‌های کنترلی موجود، توسعه روش‌های کنترلی جدید، تست زیرسامانه-های ماهواره و آموزش کاربران در حوزه پایداری و کنترل وضعیت سامانه‌های فضایی به‌کار گرفته می‌شود، هدف این پژوهش است. این شبیه‌ساز دمبلی‌شکل، بر پایه یک یاتاقان هوایی تمام‌کروی قرار گرفته و می‌تواند بستر کاملا بدون اصطکاک و گشتاورآزاد را برای شبیه‌سازی محیط عملکردی فضاپیما ایجاد نماید. مجموعه رانشگرهای گاز سرد، حسگر وضعیت، پردازشگر مرکزی، مکانیزم‌های بالانس،واحد تامین انرژی و یاتاقان هوایی زیرسامانه‌های اصلی این شبیه‌ساز هستند که در تعامل با یکدیگر، امکان انجام تستهای عملیاتی بر روی آن را فراهم می‌نمایند. استخراج ساختار طراحی همه‌جانبه این سامانه و کلیه زیرسامانه‌های آن،که قیود ماموریتی، الزامات عملکردی و محدودیت‌های شبیه‌سازی بر روی زمین را لحاظ کرده باشد، امری پیچیده و زمان‌بر بوده و نیازمند درنظرگرفتن ارتباطات گسترده زیرسامانه‌ها است.لذا در این مقاله، ضمن استخراج ماتریس ارتباط متقابل زیرسامانه‌ها، روندنمای طراحی و ساخت هریک از آن‌ها مورد اشاره قرار خواهد گرفت. در ادامه، نحوه مدل‌سازی ریاضی حرکت وضعی شبیه-ساز با استفاده از عملگر رانشگرهای گاز سرد که در مود روشن-خاموش کار می‌کنند، مورد بررسی قرار خواهد گرفت و معادلات استخراج‌شده برای بالانس سامانه به‌کمک خروجی‌های حسگر، ارائه خواهد شد. در انتها نیز نتایج برخی از تست‌های عملیاتی که با استفاده از این شبیه‌ساز انجام پذیرفته است،مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت.