مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی چیدمان بهینه تراسترها برای کنترل وضعیت ماهواره مخابراتی در مدار زمین آهنگ

نویسندگان
1 استادیار دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد
3 استاد تمام دانشکده برق دانشکده فنی دانشگاه تهران
چکیده
در این مقاله روشی نوین برای طراحی چیدمان بهینه تراسترها در ماهواره مخابراتی زمین آهنگ با هدف کمینه کردن مصرف سوخت و افزایش دقت کنترل وضعیت ارائه می‌گردد. این نکته قابل ذکر است که کاهش مصرف سوخت موجب افزایش طول عمر ماهواره در مدار زمین آهنگ شده و افزایش دقت کنترل منجر به بهبود نشانه‌روی آنتن‌های محموله می‌گردد. معمولا چیدمان تراسترها شامل اطلاعاتی در مورد محل قرار‌گیری تراسترها روی بدنه ماهواره، زاویه تراسترها نسبت به بدنه می‌باشد. یکی از فاکتورهایی که نقش کلیدی در چیدمان تراسترها دارد، تحلیل گشتاور و نیروهای وارد بر ماهواره است. چیدمان تراسترها باید به نحوی باشد که نیرو و گشتاور مورد نیاز برای هر مانور را تامین کند. برای دستیابی به الگوی چیدمان بهینه، دو الگوریتم ژنتیک و تکامل دیفرانسیلی مورد بررسی و پیاده‌سازی قرار گرفته است. علاوه بر این در این مقاله قیودی از قبیل محدودیت هندسی در ابعاد ماهواره و محدود کردن پاشش گازهای خارج شده از تراسترها بر روی پنل‌های خورشیدی و تجهیزات بیرونی ماهواره در فرآیند تصمیم گیری درنظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی‌های انجام پذیرفته موید این نکته است که الگوریتم تکامل دیفرانسیلی دقت بهتر و زمان اجرای کمتری در مقایسه با الگوریتم ژنتیک در حل این مسئله دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design of optimal thrusters' configuration for attitude control

نویسندگان English

amir reza kosari 1
samane kaviri 2
behzad moshiri 3
mehdi fakoor 1
چکیده English

This paper presents a new method to design optimal thrusters’ configuration for geostationary satellite in order to reduce the fuel consumption and increase the control accuracy. The thrusters configuration generally contains information about thrusters fixed on the satellite body structure, including their location, orientation. One important factor playing a key role in thrusters’ configuration design is satellite force-torque analysis. The proposed configuration, however, should lead to fulfill specified attitude maneuver when the set of force and torque produced by satellite thruster system is adequate. For this purpose, two optimization methods using genetic algorithm (GA) and differential evolution (DE) has been applied to determine the optimal thrusters configuration on the communication satellite body. The cost function employed to minimize both the fuel consumption and error generated by thrusters installation and uncertainties. Moreover, this work allows applying some different constraints in the proposed formulation including minimization of the thruster plume impingement effect on the satellite outer structure and on the solar arrays and the second one is the satellite dimension and geometry. Simulation results show that DE outperforms GA in terms of accuracy and CPU time. Effectiveness of differential evolution algorithm is illustrated in the paper when compared with GA results.

کلیدواژه‌ها English

Optimal Thruster Configuration
Optimal Fuel Consumption
Geostationary satellite
Attitude control
Control allocation