طراحی و شبیه سازی سیستم کنترل وضعیت یک ماهواره چرخان با استفاده از گشتاور دهنده مغناطیسی، گرادیان جاذبه ای و چرخ

در این پروژه سیستم کنترل وضعیت یک ماهواره چرخان طراحی می گردد. طراحی این سیستم که فی الواقع ترکیبی از طراحی های تئوری و لحاظ محدودیتهای عملی می باشد را می توان به دو بخش تقسیم کرد. بخش اول طراحی که انتخاب عملگرهای بکار گرفته شده در سیستم کنترل وضعیت می باشد بر پایه ویژگیهای فیزیکی ماهواره و تحت طراحی انجام می پذیردو بنابراین با توجه به اینکه ماهواره مورد نظر از خانواده ماهواره های leo می باشد و شدت میدان گرانشی و شدت میدان مغناطیسی زمین در مدار حرکت چنین ماهواره هایی قابل ملاحظه می باشد، همچنین با توجه به محدود بودن منابع تامین کننده انرژی موردنیاز، انتخاب سیستم گرادیان جاذبه ای و گشتاوردهنده های مغناطیسی انتخابی مناسب و مقرون بصرفه خواهد بود. از سوی دیگر با توجه به اینکه استفاده همزمان از سه گشتاوردهنده مغناطیسی واقع در سه محور ممکن نمی باشد. لذا استفا ه از چرخ به عنوان عملکرد اضافی امری اجتناب ماپذیر خواهد بود. بخش دوم، طراحی کنترل کننده برای ماهواره به عنوان یک سیستم چند متغیره غیرخطی است که با لحاظ نمودن ملاحظات عملی عملگرهای فوق الذکر صورت گرفته است . این ملاحظات عمدتا مربوط به محدودیت گشتاور مکانیکی حاصل ازز گشتاوردهنده های مغناطیسی و حضور گشتاورهای اختلالی ناشی از منابعی همچون تشعشعات خورشیدی، نیروهای آیرودینامیکی و گرادیان جاذبه ای می باشد. لذا کنترل کننده می بایست توانایی مقابله با این گشتاورهای اختلالی را دارا باشد. علاوه بر این گشتاورهای کنترلی مورد نیاز در محدوده توانایی عملگرهای مغناطیسی قرار گیرد. بدین منظور دو روش کنترل تطبیقی (adaptive control) و کنترل بهینه (optimal control) مورد استفاده قرار گرفته است . طراحی کنترل کننده تطبیقی براساس الگوریتمهای کنترل تطبیقی براساس الگوریتمهای مدل مرجع (mrac) و رگولاتور خود تنظیم (str) انجام شده و کنترل کننده بهینه با استفاده از رگولاتور مرتبه دو خطی (lqr) طراحی شده است . به این ترتیب نشان داده می شود. که کنترل وضعیت ماهواره چرخان با بکارگیری گشتاورد دهنده های مغناطیسی و چرخ ممنتم و با استفاده از قوانین کنترل تطبیقی و کنترل تطبیقی و کنترل بهینه و همچنین با در نظر گرفتن برخی ملاحظات عملی قابل حصول است .