تماس با ما

فید خبر خوان

نقشه سایت

ویرگـــ ــــول

مقاله و تحقیق و پاورپوینت تخصصی برای تمام رشته ها


دسته بندی سایت

محبوب ترین ها

برچسب های مهم

آمار بازدید سایت

پیوند ها

آمار بازدید

  • بازدید امروز : 141
  • بازدید دیروز : 451
  • بازدید کل : 778397

مدل سازی دینامیکی و کنترل ارتعاشات ماهواره با صفحات خورشیدی انعطاف پذیر word


مدل سازی دینامیکی و کنترل ارتعاشات ماهواره با صفحات خورشیدی انعطاف پذیر word

مدل سازی دینامیکی و کنترل ارتعاشات ماهواره با صفحات خورشیدی انعطاف پذیر word

مدل سازی دینامیکی و کنترل ارتعاشات ماهواره با صفحات خورشیدی انعطاف پذیر word

فهرست مطالب

فصل اول مقدمه1

1- مقدمه2

1-1- تاریخچه موضوع4

فصل دوم مدل سازی دینامیکی11

2- مدل سازی دینامیکی12

2-1- مدل سازی سیستم های چند جسمی با اجزاء صلب- انعطاف پذیر15

2-1-1 دیدگاه انباشتگی15

2-1-2- مدل سازی تعاملی صلب- انعطاف پذیر18

2-2- معادلات لاگرانژ در حالت شبه مختصات23

2-2-1- انگیزه روش شبه مختصات23

2-3- مدل سازی دینامیکی ماهواره با صفحات انعطاف پذیر26

2-3-1- مدل تحلیلی26

2-3-2- مدل در نرم افزار ADAMAS41

فصل سوم کنترل ارتعاشات46

3- کنترل ارتعاشات47

3-2- کنترل تطبیقی49

3-2-1- سیستم های تطبیقی مدل- مرجع52

3-3- روش های شناسایی فرکانس خمشی54

3-3-1- روش مدل مرجع بر مبنای گرادیان54

3-3-2- روش کمترین مربعات بازگشتی برای شناسایی فرکانس56

3-3-3- الگوریتم ترکیبی مدل مرجع و بازگشتی56

3-4- کنترل ارتعاشات به وسیله شناسایی فرکانس58

فصل چهارم پیشرانش فضایی60

4- پیشرانش فضایی61

4-1- دسته بندی سیستم های پیشرانش61

4-1-1- پیشرانش شیمیایی61

4-1-2- سیستم های پیشرانش مایع تک مولفه ای63

4-1-3- سیستم های پیشرانش مایع دو مولفه ای64

4-1-4- سیستم های سوخت جامد65

4-2- مقایسه گزینه های موجود برای سیستم پیشرانش ماهواره ها65

4-1- پیکربندی تراسترها70

فصل پنجم نتایج شبیه سازی72

5- نتایج شبیه سازی73

5-1- مشخصات پارامترهای مدل73

5-2- مدل سازی دینامیکی73

5-3- کنترل ارتعاشات75

فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات88

6- نتیجه گیری و پیشنهادات89

6-1- نتیجه گیری89

6-2- پیشنهادات91

7- ضمیمه93

7-1- دینامیک تحلیلی93

7-1-1- مقدمه93

7-2- قابلیتهای دینامیک تحلیلی93

7-3- تعریف مجموعه کامل94

7-4- تعریف مجموعه مستقل94

7-5- تعریف درجه آزادی94

7-6- قیود95

7-6-1- فرم دیفرانسیلی در حالت کلی95

7-7- تعریف تغییرات در حساب تغییرات95

7-8- نیروهای پایستار97

7-9- معادلات لاگرانژ برای سیستم های مقید98

7-10- استخراج معادلات جسم صلب با استفاده از روش لاگرانژ99

7-11- روش همیلتون99

7-12- معادلات همیلتون100

8- فهرست مراجع103

فهرست جداول

جدول ‏2‑1نیروی آیرودینامیکی برخی از اشکال هندسی ساده36

جدول ‏2‑2نیروی تشعشع خورشیدی برخی از اشکال هندسی ساده40

جدول ‏4‑1مزایا و معایب سیستمهای پیشرانش شیمیایی و الکتریکی65

جدول ‏5‑1مشخصات پارامترهای بدنه صلب ماهواره73

جدول ‏5‑2مشخصات پارامترهای صفحات خورشیدی73

فهرست شکل­ها

شکل ‏2‑1نحوه تعریف بردارهای جابجایی در اجسام انعطاف پذیر14

شکل ‏2‑2بلوک دیاگرام روش مدل سازی تعاملی صلب- انعطاف پذیر22

شکل ‏2‑3مدل ساده ماهواره به همراه دستگاه بدنی26

شکل ‏2‑4نیروی گرانشی اعمالی بر المان جرمی32

شکل ‏2‑5برخورد فوتون های نور با سطح ماهواره38

شکل ‏2‑6نیروی حاصل از تشعشع خورشید بر سطح ماهواره38

شکل ‏2‑7مدل ماهواره با صفحات الاستیک در نرم افزار ADAMS42

شکل ‏2‑8صفحه مش بندی شده43

شکل ‏2‑9تغییر شکل صفحه در مود خمشی44

شکل ‏2‑10مدل ماهواره در نرم افزار ADAMS45

شکل ‏3‑1نمودار بود یک فیلتر باریک48

شکل ‏3‑2نمایی از سیستم کنترلی49

شکل ‏3‑3 نمودار بلوکی سیستم تطبیقی مدل- مرجع53

شکل‏3‑4 نمایی از سیستم کنترل تطبیقی مدل مرجع59

شکل ‏4‑1پالس مدولاتور PR68

شکل ‏4‑2پالس مدولاتور PWPF68

شکل ‏4‑3نمایش مکان تراسترها بر روی ماهواره71

شکل‏5‑1 مقایسه جابجایی نوک صفحه خورشیدی انعطاف پذیر بین مدل تحلیلی و نرم افزار ADAMS74

شکل‏5‑2مقایسه سرعت زاویه ای کانال پیچ بدنه صلب ماهواره بین مدل تحلیلی و نرم افزار ADAMS74

شکل‏5‑3 مقایسه سرعت زاویه ای کانال پیچ بدنه صلب ماهواره با استفاده از حلقه کنترلی شامل فیلتر باریک و بدون استفاده از آن75

شکل ‏5‑4مقایسه جابجایی نوک صفحه خورشیدی انعطاف پذیر با استفاده از حلقه کنترلی شامل فیلتر باریک و بدون استفاده از آن76

شکل‏5‑5 مقایسه سرعت زاویه ای کانال پیچ بدنه صلب ماهواره با استفاده از حلقه کنترلی شامل فیلتر باریک و بدون استفاده از آن در حالت تشدید77

شکل‏5‑6مقایسه جابجایی نوک صفحه خورشیدی انعطاف پذیر با استفاده از حلقه کنترلی شامل فیلتر باریک و بدون استفاده از آن در حالت تشدید77

شکل‏5‑7 روند همگرایی الگوریتم شناسایی فرکانس صفحه انعطاف پذیر78

شکل‏5‑8سرعت زاویه ای کانال پیچ بدنه صلب ماهواره با استفاده از کنترل تطبیقی شامل الگوریتم شناسایی و فیلتر باریک78

شکل‏5‑9 مقایسه سرعت زاویه ای کانال پیچ با استفاده از کنترل تطبیقی شامل الگوریتم شناسایی و فیلتر باریک و بدون استفاده از آن79

شکل ‏5‑10مقایسه جابجایی نوک صفحه خورشیدی انعطاف پذیر با استفاده از کنترل تطبیقی شامل الگوریتم شناسایی و فیلتر باریک و بدون استفاده از آن80

شکل ‏5‑11 روند همگرایی الگوریتم شناسایی فرکانس صفحه انعطاف پذیر در حالت تشدید81

شکل‏5‑12مقایسه سرعت زاویه ای کانال پیچ با استفاده از کنترل تطبیقی شامل الگوریتم شناسایی و فیلتر باریک و بدون استفاده از آن در حالت تشدید81

شکل ‏5‑13مقایسه جابجایی نوک صفحه خورشیدی انعطاف پذیر با استفاده از کنترل تطبیقی شامل الگوریتم شناسایی و فیلتر باریک و بدون استفاده از آن در حالت تشدید82

شکل‏5‑14 گشتاور عکس العمل حاصل از تراستر بر روی بدنه صلب ماهواره83

شکل ‏5‑15گشتاور عکس العمل حاصل از تراستر به صورت جزئی تر بر روی بدنه صلب ماهواره83

شکل‏5‑16 مقایسه سرعت زاویه ای کانال پیچ بدنه صلب ماهواره با استفاده از حلقه کنترلی شامل فیلتر باریک و بدون استفاده از آن با عملگر تراستر84

شکل‏5‑17 مقایسه جابجایی نوک صفحه خورشیدی انعطاف پذیر با استفاده از حلقه کنترلی شامل فیلتر باریک و بدون استفاده از آن با عملگر تراستر84

شکل‏5‑18 گشتاور عکس العمل حاصل از تراستر بر روی بدنه صلب ماهواره85

شکل‏5‑19گشتاور عکس العمل حاصل از تراستر به صورت جزئی تر بر روی بدنه صلب ماهواره85

شکل‏5‑20 روند همگرایی الگوریتم شناسایی فرکانس صفحه انعطاف پذیر با عملگر تراستر86

شکل‏5‑21مقایسه سرعت زاویه ای کانال پیچ با استفاده از کنترل تطبیقی شامل الگوریتم شناسایی و فیلتر باریک و بدون استفاده از آن با عملگر تراستر86

شکل‏5‑22مقایسه جابجایی نوک صفحه خورشیدی انعطاف پذیر با استفاده از کنترل تطبیقی شامل الگوریتم شناسایی و فیلتر باریک و بدون استفاده از آن با عملگر تراستر87

فهرست علايم و نشانه‌ها

 

عنوان

علامت اختصاری

انرژی میرایی صفحات(J)

مدول الاستیسیته()

ممان اینرسی ()

ضخامت صفحات(m)

انرژی جنبشی ماهواره(J)

گشتاور وارده از محیط(N.m)

گشتاور کنترلی (N.m)

انرژی پتانسیل ناشی از خاصیت ارتجایی صفحات(J)

جابجایی الاستیک صفحات(m)

مختصات تعمیم یافته مربوط به نوسان صفحات(m)

زاویه یاو(rad)

ضریب فراموشی الگوریتم شناسایی فرکانس

ضریب پواسون

ضریب دمپینگ صفحه

چگالی صفحه()

زاویه رول(rad)

شکل مود ارتعاشی صفحات

زاویه پیچ(rad)

سرعت زاویه­ای بدنه (rad/s)

ماتریس پادمتقارن سرعت زاویه­ای

فرکانس طبیعی صفحات ()

1- مقدمه

صفحات خورشیدی در ماهواره­ها به طور گسترد­ه­ای در انجام جذب انرژی خورشید مورد استفاده قرار می­گیرند. از این انرژی برای ایجاد انرژی لازم برای در مدار باقی ماندن ماهواره­ها استفاده می­شود. این انرژی به ماهواره سرعت لازمه مورد نیاز برای در مدار باقی ماندن را می­دهد. ماهواره­ها تا زمانی که انرژی لازم برای داشتن سرعت لازمه در حرکت بر روی مدار را داشته باشند می­توانند در مدار مورد نظر خود حرکت کنند. به محض این که این انرژی به پایان برسد، ماهواره از مدار خارج شده و در حرکتی مارپیچی شکل به داخل جو زمین آمده و سقوط می­کنند. طراحی این صفحات خورشیدی کاری دقیق و با تکنولوژی بالا محسوب می­شود. اغلب صفحات خورشیدی موجود به طریقی طراحی و ساخته می­شوند که سختی لازم را دارا باشند تا قسمت اصلی ماهواره بتواند با حداقل ارتعاشات به موقعیت نهایی مطلوب خود برسد. البته این سختی نباید با استفاده از طراحی­های سنگین و حجیم به­دست آید. چرا که، وجود صفحات خورشیدی صلب سنگین، باعث افزایش وزن کلی ماهواره خواهد شد. از طرف دیگر، وجود اجزا انعطاف­پذیر بر روی ماهواره­ها مانند صفحات خورشیدی، بازوهای بلند یک ربات فضایی و یا میله آنتن مخابراتی یک ماهواره، منجر به در نظر گرفتن تمهیداتی برای مقابله با اثرات انعطاف­پذیری می­گردد. به عنوان مثال اگر دوربین تعبیه شده بر روی بدنه ماهواره قصد گرفتن عکس از زمین را داشته باشد، ارتعاشاتی که از صفحات خورشیدی بر روی بدنه ماهواره تاثیر می­گذارند، مانع از گرفتن عکسی با کیفیت بالا از سطح زمین خواهند شد.سیستم­های چندجسمی شاملاجزا صلب و انعطاف­پذیر، از نظر دینامیکی شامل اجزاء پیوسته­ای هستند که از معادلات دیفرانسیل معمولی و جزئی جفت شده و غیرخطی تبعیت می­کنند. حل تحلیلی چنین سیستم­هایی تقریباً امکان­پذیر نمی­باشد. مشکل اصلی این سیستم­ها، مسئله ارتعاش عضوهای انعطاف­پذیر به دلیل سختی کم آنها می­باشد.روش­های متفاوتی برای مدل­سازی سیستم­های دینامیکی انعطاف­پذیر ارائه شده است. مدل­های ریاضی چنین سیستم­هایی عموماً از قضایای انرژی استخراج می­شوند. برای یک جسم صلب ساده، انرژی جنبشی براساس سرعت­های خطی و دورانی و همچنین انرژی پتانسیل براساس موقعیت مراکز جرم در میدان جاذبه بیان می­شود. در دینامیک اجسام چند جسمی، یک دستگاه اینرسی به عنوان دستگاه مرجع کلی برای تشریح حرکت یک سیستم چندجسمی به کار می­رود. همچنین یک دستگاه واسطه که به هر یک از اجزاء انعطاف­پذیر متصل است که جابه­جایی­ها و چرخش نسبی جسم را تعقیب می­کند. حرکت نسبت به این دستگاه واسطه نوعاً فقط به دلیل تغییر شکل جسم می­باشد. این انتخاب محاسبات نیروهای داخلی را ساده می­سازد، چرا که اندازه تنش­ها و کرنش­ها تحت حرکت جسم صلب تغییر نمی­کنند. همانند تانسور تنش کوشی و تانسور کرنش کوچک که می­تواند برای محاسبه نیروها نسبت به دستگاه واسطه مورد استفاده قرار بگیرد. این تانسورها منجر به یک نیروی خطی در این جابجایی نسبی می­شوند. نوع عمده از دستگاه واسطه که مورد استفاده قرار می­گیرند دستگاه شناور خوانده می­شوند. دستگاه شناور، حرکت جسم اصلی از ذره یا مولفه انعطاف­پذیر داخلی را تعقیب می­کند.یکی دیگر از روش­های مدل­سازی دینامیکی اجسامچندجسمی شامل اجزاء صلب و انعطاف­پذیر استفاده از ویژگی­های نرم­افزارهای ANSYS و ADAMS به طور همزمان است. نرم­افزار ANSYS با استفاده از روش المان محدود قادر به انجام آنالیز ارتعاشی و نرم­افزار ADAMS توانایی حل معادلات دینامیکی صلب و انعطاف­پذیر را در یک محیط داراست. با ترکیب این دو نرم­افزار قادر خواهیم بود با دقت بالایی مختصات تعمیم­یافته مورد نظر را به­دست آوریم. در بخش کنترل چنین سیستم­هایی با چالش­های بسیاری مواجه هستیم به این ترتیب که در اثر خیز الاستیک اجزای انعطاف­پذیر، سنسورهای اندازه­گیری دستگاه ناوبری مقادیر خطاداری را نشان می­دهند که حلقه کنترلی در مواجهه با این اثرات دچار عملکرد نامطلوب می­گردد. برای جلوگیری از این مشکل یکی از بهترین استراتژی­ها حذف نوسانات از روی اندازه­گیری­ها با استفاده از فیلترهای باریک و سیستم­های تطبیقی می­باشد. به این ترتیب می­توانیم با استفاده از کنترلرهایی ساده، سیستم­های دینامیکی پیچیده را به راحتی کنترل کنیم. نبود سنسور بر روی اجزاء انعطاف­پذیر دیگر چالش پیش روی است. برای حل این مسئله می­توانیم از اثرات ارتعاشی که اجزاء انعطاف­پذیر بر روی اجزاء صلب می­گذارند استفاده کنیم.

در این مقاله ابتدا به مدل­سازی دینامیکی یک ماهواره که شامل یک بدنه صلب مرکزی و دو صفحه انعطاف­پذیر می­پردازیم. مدل­سازی دینامیکی ابتدا با استفاده از روش لاگرانژ در حالت شبه­مختصات و سپس با استفاده از دو نرم­افزارهای ANSYS و ADAMS انجام گرفته است. در بخش کنترلی نیز از یک سیستم تطبیقی مدل مرجع و فیلتر باریک برای حذف ارتعاشات بر روی سرعت زاویه­ای بدنه صلب ماهواره استفاده شده است. در نهایت نتایج شبیه­سازی این کنترلر آورده شده و مزیت­های آن مورد بررسی قرار گرفته است.



 


 

  انتشار : ۲۱ مهر ۱۳۹۶               تعداد بازدید : 1198

برچسب های مهم


مطالب تصادفی

  • پاورپوینت نقش گیاهان دارویی در درمان سرطان-بررسی گیاهان موثر در درمان سرطان
  • پاورپوینت بازرسی های ایمنی و رفتار لرزه ای سدهای خاکی در طی زلزله سال 2011 توهوکو در اقیانوس آرام -پاورپوینت طراحی لرزه ای سازه ها
  • پاورپوینت تئوری انفجار-پاورپوینت نفوذ مکرر و انفجار در اعماق مختلف بتن با عملکرد فوق العاده قوی
  • پاورپوینت فصل پانزدهم تئوری حسابداری (جلد 2) تألیف دکتر ساسان مهرانی، دکتر غلامرضا کرمی، مهتاب جهرومی و سیدمصطفی سیدحسینی
  • دانلود نکات مهم و کلیدی کتاب مدیریت بازاریابی با رویکرد اسلامی pdf
  • بررسی رابطه بین ابعاد هوش سازمانی و عملکرد کارکنان در دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی استان گیلان
  • انتخاب تأمین کنندگان توسط مدل سازی ریاضی چند هدفه و تئوری مجموعه های راف با در نظر گرفتن شرایط زیست محیطی
  • بررسی خواص فیزیکی، مکانیکی و ریخت شناسی فیلم حاصل از نانوفیبر سلولز / پلی وینیل الکل
  • توسعه مدلی مبتنی بر فناوری سنجش از دور (اپتیکی) به منظور برآورد خسارت ساختمانها در برابر زلزله
  • بررسی رابطه بین ارزش ویژه برند وفاداری به برند و رضایت مشتریان
  • فروش شماره موبایل مهندسین عمران ، ساختمان انبوه سازان و پیمانکاران
  • دانلود پروژه مالی رشته حسابداری با موضوع گسترش انفورماتیک
  • دانلود مقاله عوامل بزهکاری جوانان
  • دانلود مقاله لینوکس و نرم افزار های مشابه آن
  • دانلود مقاله مقايسه ي بهداشت رواني دانش آموزان سيگاري و غير سيگاري

ویرگـــ ـــول را به دوستان خود معرفی کنید «« VirgooL.net »» :)