استفاده از بستر یاتاقان هوایی و عملگر رانشگر گاز سرد برای شبیه‌سازی دینامیک وضعیت ماهواره

Abstract

ارائه روندنمای طراحی و ساخت شبیه¬ساز دینامیک وضعیت ماهواره که به¬منظور صحت¬سنجی الگوریتم¬های کنترلی موجود، توسعه روش¬های کنترلی جدید، تست زیرسامانه-های ماهواره و آموزش کاربران در حوزه پایداری و کنترل وضعیت سامانه¬های فضایی به¬کار گرفته می¬شود، هدف این پژوهش است. این شبیه¬ساز دمبلی¬شکل، بر پایه یک یاتاقان هوایی تمام¬کروی قرار گرفته و می¬تواند بستر کاملا بدون اصطکاک و گشتاورآزاد را برای شبیه¬سازی محیط عملکردی فضاپیما ایجاد نماید. مجموعه رانشگرهای گاز سرد، حسگر وضعیت، پردازشگر مرکزی، مکانیزم¬های بالانس،واحد تامین انرژی و یاتاقان هوایی زیرسامانه¬های اصلی این شبیه¬ساز هستند که در تعامل با یکدیگر، امکان انجام تستهای عملیاتی بر روی آن را فراهم می¬نمایند. استخراج ساختار طراحی همه¬جانبه این سامانه و کلیه زیرسامانه¬های آن،که قیود ماموریتی، الزامات عملکردی و محدودیت¬های شبیه¬سازی بر روی زمین را لحاظ کرده باشد، امری پیچیده و زمان¬بر بوده و نیازمند درنظرگرفتن ارتباطات گسترده زیرسامانه¬ها است.لذا در این مقاله، ضمن استخراج ماتریس ارتباط متقابل زیرسامانه¬ها، روندنمای طراحی و ساخت هریک از آن¬ها مورد اشاره قرار خواهد گرفت. در ادامه، نحوه مدل¬سازی ریاضی حرکت وضعی شبیه-ساز با استفاده از عملگر رانشگرهای گاز سرد که در مود روشن-خاموش کار می¬کنند، مورد بررسی قرار خواهد گرفت و معادلات استخراج¬شده برای بالانس سامانه به¬کمک خروجی¬های حسگر، ارائه خواهد شد. در انتها نیز نتایج برخی از تست¬های عملیاتی که با استفاده از این شبیه¬ساز انجام پذیرفته است،مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت.