مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل سازی پرواز آرایش مند یک ماهواره زمین آهنگ بر اساس معادلات حرکت انتقالی متأثر از وضعیت در فاز تقرب نهایی

نویسندگان
1 استادیار دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران
2 دانش آموخته دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران، تهرات، ایران
چکیده
در این مقاله اثر اندرکنش معادلات دینامیکی حرکت انتقالی و حرکت وضعی ماهواره با هدف طراحی آرایش پروازی در فاز ورود به پنجره ی مداری و تقرب به موقعیت نامی عملیاتی تعریف شده در مدار زمین آهنگ بررسی شده است. در این راستا ابتدا معادلات دینامیکی و سینماتیکی ماهواره مورد مطالعه قرار گرفته اند. سپس با درنظر گرفتن ماهواره به عنوان جسمی صلب، اثر متقابل دینامیک حرکت انتقالی و وضعی ماهواره در تقرب به موقعیت نهایی در مدار هدف استخراج شده است. بر خلاف مطالعات مشابه، که در آن ها از ساده سازی هایی نظیر فرض مدار هدف دایروی و یا خطی سازی معادلات دینامیکی استفاده شده است، تحلیل های ارائه شده در این نوشتار برمبنای کلی ترین حالت معادلات حرکتی غیرخطی است. معادلات کوپل شده ی ارائه شده در فاز تقرب به موقعیتی معین در مدار زمین آهنگ با احتساب شرایط وضعی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته و بر اساس نتایج به دست آمده سناریو و الزامات متفاوتی در تقرب به موقعیت هدف در پنجره ی مداری و در حضور ماهواره های دیگر ارائه شده است. موقعیت و وضعیت ماهواره با استفاده از سیستم مبتنی بر منطق کنترلی PD با بهره های کنترلی بهینه شده بر اساس الگوریتم بهینه سازی PSO با هدف کمینه سازی تلاش کنترلی و مصرف سوخت ماهواره و نیز افزایش طول عمر عملیاتی ماهواره، کنترل شده است و نتایج شبیه سازی های ارائه شده مبین کارآیی مناسب طرح پیشنهادی است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design of Geosynchronous Satellite Flying Formation Based on Translational Dynamics Affected by Attitudinal Situation at Drift Phase

نویسندگان English

Amir Reza Kosari 1
Mahdieh Beglari 2
2 Graduated from Faculty of New Sciences and Technologies , Tehran, Iran
چکیده English

This paper investigates effect of coupling of satellite translational dynamics and rotational kinematic aiming to design of geosynchronous satellite formation flying at drift phase to the determined operational nominal position at the orbital window in the geosynchronous orbit. Firstly, dynamical and kinematical equations of satellite, and then, the interaction of translational and rotational motion at drifting to the final position at the target orbit by considering satellite as a rigid object have been studied. Despite of similar studies utilized simplifications such as circular assumption of target orbit or various linearization methods, presented analysis of this paper are based on the general form of nonlinear translational equations. According to acquired results of investigating the coupled dynamics at the drift phase to the determined position at the orbital window by considering different attitudinal situations, drift considerations and procedure in presents of other satellites at the orbital window have been presented. Position and attitude of satellite have been controlled by utilization of PD control law associated with the optimized gains based of PSO optimization algorithm aiming to minimizing control effort and fuel and consequently minimizing fuel consumption and increasing satellite operational life. Acquired results from simulations represent effectiveness of the proposed methodology.

کلیدواژه‌ها English

Flying Formation
Drift Phase
Geosynchronous orbit
PD Controller
PSO Optimization Algorithm