مدلسازی و طراحی کنترل کننده هوشمند ماهواره توسط عملگرهای مغناطیسی با استفاده از باندگراف

کنترل زاویه ای ماهواره همواره یک بحث مطرح در تکنولوژی فضایی بوده و می باشد. چرا که نیاز می باشد که ماهواره وقتی که در مدار قرار می گیرد به سمت هدف مشخصی جهت گیری کند و این کار باید در شرایطی انجام گیرد که دسترسی به ماهواره وجود ندارد. این هدف با استفاده از تکنولوژیهای مختلف انجام می گیرد که یکی از آنها استفاده از گشتاوردهنده های مغناطیسی می باشد. گشتاور دهنده های مغناطیسی از گشتاور مکانیکی که از بر هم کنش جریان سیم پیچها در ماهواره با میدان مغناطیسی زمین حاصل می شود استفاده می کنند. کنترل مغناطیسی برای از بین بردن نوسانات مزاحم ماهواره نیز مورد استفاده قرار می گیرد. ماهواره ای که در مدار قرار می گیرد در معرض انواع گشتاورهای مزاحم قرار می گیرد که باعث می شود جهت گیری آن بر هم بخورد. این روش دارای معایب و محاسن خاص خود می باشد. در عین مصرف توان کم مشکل این روش این است که گشتاور مغناطیسی تنها به صورت عمود بر میدان مغناطیسی و محور سیم پیچ ماهواره تولید می شود. در این پروژه ما یک ماهواره با مدار استوایی در ارتفاع حدود 600 کیلومتری را که دارای عملگرهای مغناطیسی می باشد را در نظر می گیریم و سعی می کنیم آن را با استفاده از باند گراف مدلسازی کنیم و معادلات سیستم حاکم بر آن را بیابیم و سپس منطق کنترلی لازم برای کنترل آن را ایجاد کنیم. باند گرافها ابزاری مفید برای مدلسازی سیستم های دینامیکی می باشد که می توان از آن برای سیستمهای غیرخطی استفاده کرد. ما ابتدا نگاهی گذرا به چگونگی مدلسازی مانورهای زاویه ای جسم سه بعدی در فضا و همچنین سیستمهای مغناطیسی با باند گراف می اندازیم و سپس ماهواره با عملگرهای مغناطیسی را مدلسازی می کنیم و معادلات حالت حاکم بر آن را استخراج می نماییم. در ادامه کار ما برای کنترل ماهواره با استفاده از روش بهینه سازی ازدحام ذرات (pso)، ورودی گشتاور دهنده را چنان که مقتضیات مساله را ارضاء کند، تنظیم می کنیم. مشاهده می شود که در این کار یک ماهواره کوچک در زمان کوتاهی به زاوی? موردنظر می رسد و در آن تثبیت می گردد. البته شایان ذکر است که برای تثبیت سه محوری کامل ماهواره ما در باز? زمانی کوتاهی ناگزیر از یک چرخ عکس العملی نیز استفاده می کنیم. مشاهده می شود که در این کار نسبت به سایر کارهایی که با عملگرهای مغناطیسی به کنترل ماهواره می پردازند، در زمان بسیار کوتاهتری به هدف موردنظر می رسد.