مدلسازی و طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی یک چرخ عکس العملی
چکیده
روش های متعددی برای کنترل وضعیت ماهواره وجود دارند؛ که به دو دسته ی روش های فعال و غیرفعال، تقسیم می شوند. در این پایان نامه بر اساس نیازی که برای یک ماهواره ی آزمایشگاهی تعریف شده، تحلیل، طراحی، مدل سازی، ساخت و تست چرخ عکس العملی به عنوان یکی از مهم ترین عملگرهای کنترل فعال ماهواره به انجام رسیده است. در ادامه در این پایان نامه معادلات حرکت خطی ماهواره شامل چرخ عکس العملی و معادلات حالت وضعی، استخراج و شبیه سازی شده است. در این مدل گشتاورهای آیرودینامیکی، مغناطیسی و تشعشعات خورشیدی به عنوان گشتاور اغتشاشی و گشتاور گرادیان جاذبه به عنوان گشتاور پایدارساز (کنترل غیرفعال) در نظر گرفته شده است و کنترل فعال توسط چرخ عکس العملی صورت گرفته است. سپس به منظور بهینه سازی مصرف توان الکتریکی و زمان انجام مانور وضعیت از کنترلر lqr استفاده شده است. پس از انتخاب توابع وزنی مناسب در روش lqr برای ماهواره و عملگر فرضی و با توجه به محدوده ی سرعت چرخ عکس العملی و میزان حداکثر جریان قابل اعمال، تلاش بهینه ای جهت انجام مانور تغییر وضعیت نرمال و سریع ارائه شده است. سپس شبیه ساز ماهواره را به عنوان ماهواره ای در مدار پایین فرض نموده و عملگر چرخ عکس العملی ساخته شده را بر آن در نظر گرفته و کنترل بهینه ی مانور وضعیت آن را شبیه سازی نموده و نمونه ای از یک تلاش بهینه جهت تغییر وضعیت این شبیه ساز در فضا، ارائه شده است. در این مانور، شبیه ساز ماهواره از وضعیت موجود به وضعیتی دلخواه در راستای نیاز عملکردی رانده شده است؛ که در یک تلاش بهینه سعی شده این مانور همراه با کمینه ی درخواست جریان و زمان انجام مانور باشد و نکاتی از این شبیه سازی نیز بیان خواهد شد.