مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل دینامیک وضعی-مداری آشوبناک ماهواره ژیروستات به روش هندسه منیفلد ریچی و نمای لیاپانف

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، دانشکده مهندسی مکانیک
2 استادیار/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، دانشکده مهندسی مکانیک
3 استادیار/ دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک
چکیده
در این مقاله، تاثیر حرکت مداری در دینامیک آشوبناک دورانی ماهواره ژیروستات سه محوره تحت گشتاور گرادیان جاذبه بررسی شده است. مدل ریاضی ماهواره ژیروستات در حرکت وضعی-مداری به روش همیلتون استخراج گردید. بدلیل پیچیدگی معادلات کوپله شده حرکت وضعی- مداری، کاهش مرتبه مدل ریاضی سیستم با استفاده از تبدیل توسعه یافته دپریت توسط مختصات سرت-آندویر برای پارامترهای وضعی-مداری انجام گرفت. پس از تبدیل، بخش حرکت مداری و گشتاورهای گرادیان جاذبه بصورت ترم های اغتشاشی در معادله همیلتونین ظاهر شدند. سپس معیار انحناء ریچی بر اساس هندسه منیفلدهای ریمانی به تحلیل آشوب در معادلات اغتشاشی سیستم می پردازد. نتایج حاصل از انحناء ریچی در کنار مقادیر نمای لیاپانف، جاذب شگفت و رخداد آشوب را در سیستم اثبات می نماید. همچنین روش های عددی مانند مقاطع پوانکاره، مسیرهای صفحه فازی و پاسخ های سری زمانی، دوشاخگی هیتروکلینیک و نتایج روش انحناء ریچی را تائید می نماید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Chaotic Dynamics of Spin-Orbit Motion in a Gyrostat Satellite Using Ricci Method

نویسنده English

Seyed Mahdi Abtahi 1
چکیده English

Chaotic dynamics of spin-orbit motion of a triaxial gyrostat satellite under the gravity gradient perturbations is considered. The Hamiltonian approach is used for modeling of the coupled spin-orbit equations of motion. The complex Hamiltonian of the system is reduced via the extended Deprit canonical transformation. This reduction yields to the derivation of the perturbation form of the Hamiltonian which can be used in the Ricci curvature criterion based on the Riemannian manifold geometry for the analysis of chaos. The results obtained from Ricci method as well as the values from the Lyapunov exponent demonstrate the presence of a strange attractor and chaos phenomenon in the perturbed system. The simulation results based on the numerical methods such as Poincare' section, trajectories of phase portrait, and time series responses confirm the heteroclinic bifurcation and chaos in the system.

کلیدواژه‌ها English

Chaos
Gyrostat Satellite
Riemannian manifold
Ricci curvature
Lyapunov exponent