20914

۲۰۹۱۴

رديابي و كنترل وضعيت نسبي دو ماهواره در حضور جسم سوم و اثر پخي زمين

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - سازه هاي هوايي

۹۷-۹۸

۱۳۹۸/۰۳/۲۶

دكتر كامران دانشجو

مكانيك

روش هندسي يكي از روش¬هاي غيرخطي حركت نسبي بزرگ مقياس مي¬باشد. رديابي و كنترل وضعيت نسبي براي كاربردهايي همچون لينك بين مداري و مانور داكينگ مورد استفاده قرار مي¬گيرد. هدف از اين پروژه، در ابتدا توسعه معادلات روش هندسي براي مدارهاي اغتشاش يافته مي¬باشد. بعد از استخراج معادلات حركت نسبي براي مدارهاي اغتشاش يافته، اين معادلات در حضور جسم سوم و اغتشاش j_2 بدست آمده و براي يك مسئله كنترل رديابي نسبي مورد استفاده قرار مي¬گيرد. كاربرد اين مسئله برقراري ارتباط و تبادل اطلاعات بين دو ماهواره مي¬باشد. براي اين مهم لازم است كه بار مفيد ماهواره‌ها كه همان آنتن‌هاي گيرنده و فرستنده پيام مي‌باشند، در راستاي هم و به سمت هم ‌جهت¬گيري كنند. براي جهت‌گيري ماهواره‌ها ابتدا بايد از طريق تئوري حركت نسبي، برخي پارامترهاي نسبي مانند موقعيت و سرعت نسبي را به دست آورد. براي به دست آوردن پارامترهاي نسبي از روش هندسي استفاده‌شده است. به دليل وجود عدم قطعيت در ديناميك سيستم بايد از كنترلر مقاوم براي به دست آوردن قانون كنترل استفاده كرد. براي به دست آوردن قانون كنترل، از تئوري كنترل مقاوم مود لغزشي استفاده‌ شده است كه نسبت به عدم قطعيت‌ها و همچنين اغتشاشات خارجي مقاوم و پايدار است. عدم قطعيت در نظر گرفته‌شده در اين مقاله، به دليل تلاطم سوخت در طي اين مانور وضعيت مي¬باشد. در اين پروژه از تراستر عكس العملي به¬عنوان عملگر كنترلي استفاده شده است. به دليل محدوديت در مقدار بيشينه تراست عملگر، از اشباع عملگر كنترلي در طراحي كنترلر استفاده شده است. درنهايت قانون كنترل مناسبي در حضور ديناميك موقعيت و اشباع عملگر كنترلي براي كاربرد لينك بين ماهواره¬اي طراحي شده كه در برابر عدم قطعيت‌ها و اغتشاشات خارجي مقاوم بوده و دقت خوبي دارد.

1398/04/16

Relative Attitude Tracking Control of Two Satellites in The Presence of Third-Body Perturbation and the Effect of the Earth's Oblateness

6/16/2019 12:00:00 AM

The Geometric method is the one of the nonlinear methods of large-scale relative motion. Satellite tracking and relative attitude control are employed for applications such as inter-satellite links and docking maneuver. In this paper, the equations of geometric method for perturbed orbits has been developed in the presence of third-body as well as position dynamics and used for relative tracking and attitude control of two satellite for the application of inter-satellite links. Also, a control law is designed to track and control the relative attitude of two satellite in the presence of external disturbances, the uncertainty of the moment of inertia (due to fuel sloshing) and actuator saturation (due to limited thrusts). For this, it is necessary that the payload of satellites, which is the receiver and transmitter's antennas, are aligned in the same direction. For the orientation of satellites, it is first necessary, through the theory of relative motion, to obtain some relative parameters such as relative position, relative velocity and so on. The geometric method is used to obtain relative parameters. Due to the uncertainty in the dynamics of the system, a robust controller must be used to obtain control law. Also, this controller must be resistant to external disturbances. In this paper, the effect of the external disturbance of the base satellite control system on the target satellite tracking control system has been investigated. Also, in the section of controller design, a method has been used to optimize the control effort and convergence rate. Finally, an appropriate control law is obtained using sliding mode control theory that is stable and resistant to position dynamics, uncertainties, actuator saturation and external disturbances as well as has good accuracy.