امروز شنبه ۱ اردیبهشت ۱۴۰۳
دسته بندی سایت
محبوب ترین ها
پرفروش ترین ها
برچسب های مهم
آمار بازدید سایت
پیوند ها
مدل سازی دینامیکی و کنترل ارتعاشات ماهواره با صفحات خورشیدی انعطاف پذیر wordفهرست مطالب 2-1- مدل سازی سیستم های چند جسمی با اجزاء صلب- انعطاف پذیر15 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 2-3-2- مدل در نرم افزار ADAMAS41 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 4-1- دسته بندی سیستم های پیشرانش61 4-1-2- سیستم های پیشرانش مایع تک مولفه ای63 4-1-3- سیستم های پیشرانش مایع دو مولفه ای64 4-2- مقایسه گزینه های موجود برای سیستم پیشرانش ماهواره ها65 فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات88 7-2- قابلیتهای دینامیک تحلیلی93 7-6-1- فرم دیفرانسیلی در حالت کلی95 7-7- تعریف تغییرات در حساب تغییرات95 7-9- معادلات لاگرانژ برای سیستم های مقید98 7-10- استخراج معادلات جسم صلب با استفاده از روش لاگرانژ99 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 2‑9تغییر 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 4‑3نمایش 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 شکل5‑7 روند همگرایی الگوریتم شناسایی فرکانس صفحه انعطاف پذیر78 شکل 5‑11 روند همگرایی الگوریتم شناسایی فرکانس صفحه انعطاف پذیر در حالت تشدید81 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 شکل5‑18 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 فهرست علايم و نشانهها
1- مقدمهصفحات 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. |
برچسب های مهم