21717

21717

دستيابي به پاكيزگي مغناطيسي كنترل شده يك ماهواره با استفاده از مدل‌سازي دوقطبي مغناطيسي و الگوريتم بهينه‌سازي هوشمند

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - فناوري ماهواره

1395-1398

1398/8/28

دكتر بهمن قرباني واقعي

فناوري هاي نوين

حسگرمغناطيسي يكي از پركابردترين حسگرها مي‌باشد كه خروجي آن جهت و اندازه ميدان مغناطيسي است و از آن براي تعيين وضعيت و موقعيت در مدارات ارتفاع كم (LEO) و اندازه‌گيري ميدان مغناطيسي براي تحقيقات علمي در فضاي اطراف زمين و همچنين فضاي حساس بين سياره‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. به همين دليل اكثر ماهواره‌هايي كه در مدارهاي پايين‌تر از 1000 كيلومتر قرار مي‌گيرند، حسگرمغناطيسي بخشي از مجموعه سنسورهاي اصلي ماهواره است. از آن‌جايي‌كه ماهواره حاوي تعدادي از قطعات و تجهيزات مغناطيسي است، مي‌تواند اندازه‌گيري‌هاي مغناطيسي را مختل كند و حتي باعث افزايش توان مصرفي ماهواره يا مصرف سوخت به دليل جبران گشتاور ايجاد شده حاصل از تعامل كل ممان دوقطبي مغناطيسي ماهواره با ميدان مغناطيسي زمين به‌خصوص در مدارات‌ ارتفاع‌كم؛ شود، بنابراين بايد الزامات دقيق پاكيزگي مغناطيسي برروي ماهواره اعمال شود. در اين راستا ابتدا دوقطبي مغناطيسي معادل هريك از تجهيزات ماهواره با استفاده از روش‌هاي بهينه سازي استخراج مي‌شود. با استفاده از دوقطبي مغناطيسي معادل هريك از تجهيزات اين امكان فراهم مي‌شود كه يك مدل مغناطيسي از ماهواره در محل تجهيزات حساس در طي مراحل طراحي و توسعه استخراج شود. در ادامه براي رساندن اندازه ميدان مغناطيسي ماهواره در محل حسگرمغناطيسي به كمتر از مشخصه‌هاي پاكيزگي مغناطيسي تعريف شده ماهواره از تكنيك‌هاي جانمايي بهينه تجهيزات و مگنت جبران كننده در روند طراحي ماهواره استفاده مي‌شود. اما با رعايت الزامات پاكيزگي مغناطيسي در روند طراحي ماهواره همواره حسگرمغناطيسي تحت تأثير ميدان‌هاي متغير با زمان حاصل از خاموش و روشن شدن تجهيزات، جريان سيم‌ها، باتري‌ها، پانل‌هاي خورشيدي و ... قرار مي‌گيرد. در نهايت براي رسيدن به يك پاكيزگي مغناطيسي كنترل شده يك ماهواره در طول عمر مأموريتي ابتدا اندازه ميدان‌هاي مغناطيسي در محل حسگر مغناطيسي با استفاده از الگوريتم‌هاي زمان حقيقي تخمين زده مي‌شود. سپس با توليد يك ميدان مغناطيسي مخالف توسط سيم‌پيچ و هسته به كار برده شده در ماهواره اندازه ميدان مغناطيسي تخمين زده شده در محل حسگرمغناطيسي جبران و صفر مي‌شود.

1398/11/20

controlled magnetic cleanliness of a satellite using magnetic dipole modeling and Intelligent optimization algorithm

11/18/2020 12:00:00 AM

Magnetometer is one of the most widely used sensors. Its output is the direction and magnitude of the magnetic field, and is used to determine the attitude and position of low-erth-orbit (LEO) in scientific research in the space around Earth as well as in sensitive interplanetary space. For this reason, most satellites that are in orbits less than 1,000 kilometers altitude, the magnetometer is part of the satellite's main sensor set. Since the satellite contains a number of magnetic components and equipment, it can disrupt magnetic measurements and even increase the satellite's power or fuel consumption due to the torque compensation created by the satellite's magnetic dipole moment with the Earth's magnetic field, especially in low-erth-orbit. Therefore, the precise requirements of magnetic cleanliness must be applied to the satellite. In this regard, the magnetic dipole equivalent of each satellite equipment is first extracted using optimization methods. Using a magnetic dipole equivalent to each equipment, it is possible to extract a magnetic model from the satellite at the location of the sensitive equipment during the design and development phases. In continuation to reduce the size of the satellite's magnetic field at the magnetometer location to less than the defined magnetic cleanliness characteristics of the satellite, optimum positioning techniques and compensating magnets are used in the satellite design process. However, observing the requirements of magnetic cleanliness in the satellite design process, the magnetometer is always affected by the changing magnetic fields resulting from switching on and off equipment, wires, batteries, solar panels, and so on. Finally, to achieve a controlled magnetic cleanliness of a satellite over the lifetime of the mission, the size of the magnetic fields at the location of the magnetometer is estimated using real-time algorithms. Then, by generating an opposing magnetic field by the coil and core used in the satellite, the magnetic field size estimated at the magnetometer location is compensated and set to zero.

مدل‌سازي دوقطبي مغناطيسي , الگوريتم بهينه سازي ازدحام ذرات (PSO) , پاكيزگي مغناطيسي , تخمين باياس مغناطيسي روي برد حسگرمغناطيسي , تكنيك خودجبران , جبران غيرفعال ميدان مغناطيسي , جبران فعال ميدان مغناطيسي

magnetic dipole modeling , particele swarm optimization (PSO) , magnetic cleanliness , on board bias estimation , self compensate , passive magnetic field compensate , active magnetic field compensate