طراحی کنترل وضعیت بهینه برای مانور های چرخشی در شبیه ساز ماهواره دارای بالانس هوشمند
چکیده
شبیه ساز ها از پرکاربردترین تجهیزاتی هستند که در تحقیقات دینامیک وضعیت فضاپیماها کاربرد دارند چرا که آنها محیطی بدون قید جهت چرخش ماهواره را فراهم می¬آورند. جهت عملکرد صحیح شبیه¬ساز ماهواره می بایست گشتاورهای اغتشاشی وارد بر آن را حذف نمود. مهمترین گشتاور اعتشاشی وارد بر شبیه ساز ، گشتاور اغتشاشی جاذبه می باشد که سبب نابالانسی می¬شود. زیر سیستم بالانس شبیه¬ساز وظیفه برطرف نمودن این نابالانسی از طریق انطباق مراکز دوران و جرم را بر عهده دارد. در این پژوهش به طراحی الگوریتم بالانس جهت تعیین مرکز جرم و ممان اینرسی شبیه¬ساز اقدام شده و در ادامه نرم افزار و سخت افزار بالانس طراحی و ساخته شده و بر روی شبیه ساز نصب گردید. الگوریتم بالانس قادر به تخمین مرکز جرم شبیه¬ساز در حضور نویز با دقت 0.1 درصد می¬باشد. با توجه به طبیعت غیر خطی دینامیک ماهواره، کنترلر غیر خطی بهینه sdre جهت تغییر وضعیت شبیه¬ساز جهت انجام مانورهای با زاویه های بزرگ و کوچک طراحی گردید. این کنترلر برای عملگرهای تراستر و چرخ عکس العملی شبیه¬ساز توسعه داده شده و ماتریس¬های وزنی بهینه توسط الگوریتم ژنتیک تعیین گردید. جهت استفاده از مزیت گشتاور بالای تراستر و دقت نشانه روی چرخ عکس العملی مانور هیبرید که از هر دو عملگر جهت انجام مانور سریع و دقیق استفاده می¬کند مورد شبیه¬سازی قرار گرفت و معیار تعویض عملگر بر اساس انرژی سیستم توسط الگوریتم ژنتیک تعیین گردید. نتایج مانور هیبرید بیانگر وجود همزمان سرعت و دقت در انجام مانور و در مقایسه با مانور تراستر دقیق تر و نسبت به چرخ عکس العملی سریعتر انجام شده است.