پایدارسازی چرخش ماهواره به کمک عملگرهای مغناطیسی و پیاده‌سازی آزمایشگاهی آن توسط شبیه‌ساز مبتنی بر یاتاقان هوایی

Satellite Spin Stabilization by Magnetic Torquers and Validation with Air-Bearing Simulator

Text

مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

ResearchPaper

(2016-08-22)
در این مقاله، کنترل چرخش ماهواره توسط عملگرهای مغناطیسی با استفاده از قوانین کنترل «نرخ و محور چرخش» و «کاهش نرخ نوسانات» مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته است. ارزیابی این قوانین کنترلی توسط «شبیه‌ساز سه‌درجه آزادی کنترل وضعیت ماهواره مبتنی بر یاتاقان هوایی» انجام شده است. به علت محدودیت‌های ذاتی شبیه‌ساز، نتایج تست آزمایشگاهی تنها در راستای یک محور قابل رؤیت است. بنابراین برای ارزیابی دقیق سه‌محوره این قوانین، ابتدا با مدل‌سازی معادلات دینامیکی و سینماتیکی شبیه‌ساز و مقایسة نتایج شبیه‌سازی با نتایج تست آزمایشگاهی، به ارزیابی مدل‌سازی پرداخته می‌شود. پس از اثبات صحت مدل‌سازی، شبیه‌سازی سه‌محوره قوانین‌کنترلی انجام می‌شود. از آنجا که مدل اعتبارسنجی شده مبنای یکسانی با معادلات مدل ماهواره دارد و تنها تمایز آن در گشتاور اغتشاشی ناشی از فاصله مرکز جرم با مرکز دوران است، می‌توان از امکان کنترل سه‌محوره ماهواره با این قوانین کنترل اطمینان حاصل کرد. نتایج تست‌ها نشان‌دهندة عملکرد مناسب این قوانین کنترلی است.
In this paper, magnetic spin control using Spin and B-dot control laws have been studied in a lab environment. Evaluation of this control laws is done by a "three degrees of freedom air-bearing simulator". Due to the inherent simulator limitations, laboratory test results are visible only on one axis. Therefore, to evaluate these three-axis laws precisely, evaluation modeling is discussed by comparing the simulator dynamic and kinematic equations with the results of laboratory experiments. After evaluation of the modeling process, simulation of three-axis control law is conducted. Since the validated model shares same basis with satellite model equations except the torque disturbances caused by the distance between the center of the mass and the center of the rotation, it can be assured that these control laws are suitable for three-axis control of a satellite. Test results indicate appropriate performance of control laws.
مجموعه‌ها: