کنترل فعال ارتعاشات در یک ماهواره بر انعطاف پذیر با مخازن خوشه ای و تلاطم سوخت

مدل سازی دینامیکی و طراحی سیستم کنترل برای سیستم های انعطاف پذیر یکی از زمینه های مهم قابل توجه در پژوهش های صنعتی و دانشگاهی می باشد. تنوع مدلسازی و نیز ارائه راهکار های کنترلی برای کاهش اثرات نامطلوب ارتعاشی و انعطاف پذیری، این زمینه را به موضوعی فعال و پویا تبدیل نموده است. از طرف دیگر، توسعه محصولات صنعتی با دیدگاه مواد بکارگرفته شده سبک و کم حجم جهت بهینه سازی عملکرد، باعث افزایش اثرات ارتعاشی در سیستم های مختلف شده است. در این میان، موضوع ذکر شده در دسته ای از محصولات هوافضایی نظیر ماهواره برها بیشتر نمود پیدا می کند. پدیده های ارتعاشی و خواص انعطاف پذیری موجب می گردد که طراحی سیستم کنترل وضعیت برای سامانه های پیچیده حامل ماهواره به طور قطعی با لحاظ کردن کاهش اثرات ارتعاشی همراه باشد. در این رساله، روند کاملی از مدلسازی دینامیکی یک سیستم ماهواره بر با اعمال خواص ارتعاشی نظیر خمش سازه و تلاطم سوخت با تدوین استراتژی دینامیکی مناسب و روش برداری–ماتریسی ارائه شده است. در ادامه با توجه به پیچیدگی مدل، راهکار مفیدی جهت اعتبار سنجی آن بر مبنای بکارگیری همزمان خواص نرم افزار های المان محدود و دینامیکی نظیر ansys و adams آمده است. پس از روند مدلسازی، با هدف کاهش اثرات نامطلوب چند زیر سیستم ارتعاشی به طور همزمان، روش های پردازش سیگنال روی خط و ابزار هایی نظیر بانک های فیلتر و فیلتر های تطبیقی زیرباند بکار گرفته شده اند تا بتوان در حلقه بسته سیستم کنترل اصلی با مدیریت حوزه فرکانس های فعال، رفتار های نامطلوب ارتعاشی را به کمترین حد ممکن رسانید. بکارگیری روش های زیرباند در مقایسه با روش های تمام باند که تاکنون و در پژوهش های گذشته در چنین سیستم هایی مورد استفاده قرار می گرفته، به کاهش حجم محاسبات و افزایش همگرایی الگوریـتم و برخی خواص دیگر منجر می گردد. در این میان، دو راهکار اصلی فیلتر تطبیقی زیرباند بدون تاخیر و بانک فیلتر مستقیم به عنوان مبنای طراحی در نظر گرفته شده و هردو روش بر روی مدل غیر خطی پیاده سازی شده اند. مشکل اصلی بکارگیری روش های پردازش روی خط که به تاخیر آنها بر می گردد با بکارگیری روش های مدل مرجع و اعمال شرایطی در طراحی بانک فیلتر، به خوبی اصلاح شده است. نتایج بررسی ها و شبیه سازی ها نشان می دهد که کنترل کننده ارتعاشات بر مبنای ابزار توانمند پردازش زیرباند، به عنوان یک راهکار بسیار ارزشمند در کاهش اثرا ت نامطلوب ارتعاشی در سیستم هایی با چند زیر سیستم ارتعاشی به گونه ای قابل استفاده می باشد که علاوه بر تحقق کنترل مود های ارتعاشی، کمترین تاثیر را بر عملکرد سیستم اصلی خواهد داشت. علاوه بر این، مشخص گردید که از دیدگاه های مختلف، روش های بدون تاخیر زیرباند در کنترل ارتعاشات سامانه هایی که از حلقه کنترل بسته استفاده می کنند نسبت به روش های مستقیم بهتر عمل می نمایند.