30654

كنترل بهينه حفظ ايستگاه ماهواره هاي مدار زمين‌ايستا با تزريق مستقيم در مدار

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا- فناوري ماهواره

1399

1402/12/23

سيدمجيد اسماعيل زاده

فناوري‌هاي نوين

ماهواره‌هاي زمين‌ايستا از پركاربردترين ماهواره‌ها هستند كه در كنار كاربرد آسان، به دليل ارتفاع‬ بسيار زياد، دستيابي به مدارشان مشكل و درحال حاضر توانايي آن تنها در اختيار چند كشور خاص مي‌باشد. ماهواره‌هاي زمين‌ايستا، دوره تناوب مداري معادل با روز نجومي دارند و اين به ماهواره اين امكان را مي‌دهد كه يك موقعيت ثابت را نسبت به زمين حفظ كند. اين نوع ماهواره ها ‬ارتباطات مخابراتي، پشتيباني از سرويس‌هاي اطلاعاتي و هواشناسي فراهم مي‌آورد. براي دستيابي به بهترين عملكرد ممكن براي يك ماهواره زمين‌ايستا، بايد موقعيت و وضعيت آن در مدار ژئو، در محدوده‌هاي از پيش تعيين شده حفظ شود. اين امر خصوصاً در صورت وجود اغتشاشات محيطي از اهميت زيادي برخوردار است. بنابراين انجام يك استراتژي دقيق براي جبران اختلالات محيطي القا شده سكولار و دوره‌اي ضروري است و بدين منظور فضاپيماي GEO به رانشگرهاي الكتريكي و يا شيميايي مجهز مي‌شوند. در اين پايان نامه يك روش بهينه نگهداري پنجره ايستگاه با استفاده از نيروي كم‌رانش ارائه مي‌شود كه ماهواره مجهز به به رانشگرهاي الكتريكي را در مدار GEO، با دقت مناسب و بازده سوخت پايين حفظ مي‌كند. الگوريتم بهينه‌سازي پيشنهادي يك مدل پيش‌بيني را براي جبران اختلالات مداري با در نظر گرفتن محدوديت هاي سيستم ارائه مي‌دهد. شبيه‌سازي‌هاي عددي براي تاييد الگوريتم بهينه‌سازي پيشنهادي از نظر مصرف سوخت و اعمال محدوديت انجام شده و عملكرد مناسب كنترل كننده را براي حفظ موقعيت ماهواره در پنجره را نشان مي‌دهد.

1403/01/20

Optimal station-keeping for geostationary satellite with direct injection to orbit

1/1/1900 12:00:00 AM

Geostationary satellites are one of the most widely used satellites, which, in addition to being easy to use, due to their high altitude, it is difficult to reach their orbits, and currently only a few countries have the ability to do so. Geostationary satellites have an orbital period equivalent to an astronomical day, and this allows the satellite to maintain a fixed position relative to the Earth. These types of satellites provide telecommunications, support for information and meteorological services. To achieve the best possible performance for a geostationary satellite, its position and position in the geo-orbit must be maintained within predetermined limits. This is especially important in case of environmental disturbances. Therefore, it is necessary to carry out a detailed strategy to compensate for secular and periodic induced environmental disturbances, and for this purpose, GEO spacecraft are equipped with electric or chemical thrusters. In this thesis, an optimal method of maintaining the station window using low thrust force is presented, which maintains the satellite equipped with electric thrusters in GEO orbit, with proper accuracy and low fuel efficiency. The proposed optimization algorithm provides a predictive model to compensate for circuit disturbances considering system constraints. Numerical simulations have been performed to verify the proposed optimization algorithm in terms of fuel consumption and constraint enforcement and show the proper performance of the controller to maintain the satellite position in the window.

ماهواره زمين‌ايستا , حفظ ايستگاه , كنترل پيش‌بين , رانشگر الكتريكي

geostationary satellite , station keeping , predictive control , electric thruster

Ali Shahraki

Dr. Majid Esmaeilzade