مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل سازی دینامیکی و کنترل فعال ارتعاشات یک ماهواره با صفحات خورشیدی انعطاف-پذیر

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
در طی یک مانور توسط یک ماهواره، صفحات خورشیدی انعطاف‌پذیر آن تحریک شده و شروع به نوسان می‌کنند. این ارتعاشات باعت پدید آمدن نیروهای اغتشاشی نوسانی می‌گردند که به بدنه صلب ماهواره نیز اعمال می‌شود. ارتعاشات ایجاد شده علاوه بر امکان به وجود آمدن ترک و در نتیجه شکست در صفحات خورشیدی بر اثر پدیده خستگی، بر روی بدنه صلب که در حال انجام کارهای دقیقی نظیر عکس‌برداری از سطح زمین و یا ارسال اطلاعات به پایگاهی در زمین است، اخلال ایجاد می‌کند. در نتیجه لازم است که از آن جلوگیری به عمل آید. در این مقاله، ابتدا معادلات دینامیکی یک ماهواره شامل یک قسمت صلب مکعب‌شکل و دو صفحه انعطاف‌پذیر استخراج شده است. سپس با استفاده از ترکیب نرم‌افزار‌های ANSYS و ADAMS بر روی مدل مذکور یک شبیه‌سازی دینامیکی انجام گرفته و نتایج با مدل تحلیلی مقایسه شده است. استراتژی کنترلی جدیدی برای کاهش ارتعاشات اجزاء انعطاف‌پذیر در سیستم‌های چندجسمی شامل اجزاء صلب و انعطاف‌پذیر ارائه شده است به این صورت که با حذف نوسانات از روی سرعت زاویه‌ای قسمت صلب، دامنه ارتعاشات اجزاء انعطاف‌پذیر کاهش می‌یابد. برای این منظور از یک سیستم کنترل تطبیقی و فیلتر باریک برای حذف نوسانات حاصل از ارتعاشات صفحات خورشیدی در فرآیند اندازه‌گیری استفاده شده است. در انتها نتایج حاصل از شبیه‌سازی سیستم کنترلی تطبیقی یک بار با در نظر گرفتن پدیده تشدید و بار دیگر بدون در نظر گرفتن آن آورده شده‌اند و مزیت‌های این روش مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Dynamics modeling and active vibration control of a satellite with flexible solar panels

نویسندگان English

Abdolmajid Khoshnood 1
Hooman Moradi 2
چکیده English

Flexible solar panels of a satellite during a maneuver get excited and vibrate. Such vibrations will cause some oscillatory disturbance forces that affect the satellite rigid body. Vibrations cause cracks in flexible solar panels and these cracks, because of fatigue, make panels fracture. Moreover, satellite rigid body which does accurate works like capturing picture of earth surface or sending information to earth will be disturbed as a result of vibration. Therefore it needs to be prevented against resonance. In this paper, dynamic equations of a satellite including cubical rigid body are extracted, then with combination of ANSYS and ADAMS softwares, the model is simulated and its responses has been compared with analytical model. New control strategy for reducing the vibration of flexible bodies of the multi body system, includes rigid and flexible bodies, is proposed. With eliminate oscillation from rigid body angular velocity, vibrations amplitude of flexible parts will be reduced. For this purpose, an adaptive control system and a notch filter is used to eliminate the oscillation of measurement procedure caused by the vibration of flexible solar panels. Adaptive control system responses with considering resonance and without resonance, is shown and merits of this method is evaluated.

کلیدواژه‌ها English

Satellite with flexible panels
Moltibody systems dynamics modeling
Model reference adaptive system
Adaptive notch filter
Vibration frequency identification