کنترل سه محوره وضعیت ماهواره به کمک روش های شبکه عصبی با استفاده از پیشرانه

ماهواره ها با توجه به مأموریت خود، در مدارهای گوناگون قرار می گیرند و به گونه ای طراحی می شوند که بتوانند مأموریت خود را به نحو احسن انجام دهند. یکی از مدارهایی که اکثر ماهواره ها به آن هدایت می شوند، مدار زمین ثابت می باشد. این مدار دایره ای، شعاعی معادل 42000 کیلومتر دارا می باشد و در صفحه استوا قرار گرفته است. ماهواره هایی که در این مدار قرار دارند همیشه نسبت به زمین ثابت هستند و می توانند به طور ثابت نقاط خاصی از زمین را پوشش دهند. این مدار نیز به همانند سایر مدارها از اغتشاشات خارجی گوناگونی برخوردار است که همین امر سبب می شود که همیشه یک سیستم کنترلی، ماهواره را در حالت مناسب نسبت به زمین نگه دارد. سیستم های کنترلی به دو دسته ی کلی حلقه باز و حلقه بسته تقسیم می شوند. امروزه به دلیل خصوصیات بهتر سیستم حلقه بسته از جمله دقت و امنیت بالاتر، این نوع سیستم را بر حلقه باز ترجیح می دهند. یک سیستم کنترلی حلقه بسته علاوه بر قسمت سخت افزاری خود که بسیار پیچیده و گران قیمت است یک قسمت نرم افزاری نیز دارد که در واقع همان الگوریتم کنترلی می باشد. یکی از ساده ترین و درعین حال کاراترین الگوریتم هایی که می توان برای کنترل ماهواره استفاده کرد، الگوریتم های شبکه های عصبی می باشد. الگوریتم هایی همچون پس انتشار خطا با ترم ممنتوم (mbp) و hebbian ، از نوع شبکه عصبی می باشند که علاوه بر دقت بخشیدن به کنترل، یک نوع بهینه سازی قوی هم در میزان انرژی مصرفی عملگرهای وضعیت نیز انجام می دهد. در واقع عملگرها همان سخت افزارهایی هستند که کنترلر توسط آنها می تواند زاویه وضعی ماهواره را به حالت دلخواه درآورد. عملگرها انواع مختلفی دارند که یکی از پرکاربردترین آنها برای ماهواره های زمین ثابت، پیشرانه دو سوختی می باشد که علاوه بر توان بالای عملگری، سوخت نسبتاً کمی نیز مصرف می کند. در این پایان نامه پس از اینکه تفسیر کلی از انواع ماهواره ها، مفهوم کنترل وضعیت و چگونگی مدل سازی دینامیک ماهواره بیان شد، نحوه کنترل وضعیت یک ماهواره زمین ثابت توسط سه نوع کنترلر pd ، هب و mbp شرح داده خواهد شد و سپس این سه نوع کنترلر از نظر پاسخ زمانی و سوخت مصرفی برای یک ماهواره خاص مقایسه می شوند. نتایج شبیه سازی نشان خواهند داد که کنترلر mbp یک کنترلر بهینه ساز است که علاوه بر پایدار سازی ماهواره در زمان مناسب، مصرف سوخت پیشرانه ها نیز برای انجام مأموریت مورد نظر،کاهش قابل ملاحظه ای نسبت به سایر کنترلرهای مورد بررسی دارد. کلید واژه ها : کنترل وضعیت، مدار زمین ثابت، اغتشاشات مداری، شبکه های عصبی ، پیشرانه ، بهینه سازی سوخت.