پایان نامه طراحی و پیاده‌سازی شبیه‌ساز مجازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره‌

پایان نامه طراحی و پیاده‌سازی شبیه‌ساز مجازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره‌
مقطع : کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک -گرایش دینامیک و کنترل
چکیده
هدف از اجرای پروژه طراحی و پیاده‌سازی شبیه‌ساز مجازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره‌، تست الگوریتم‌ها و واحدهای کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره و نیز آموزش بخش‌های مختلف این سامانه به کاربران می‌باشد. فضای مجازی ایجاد شده برای آموزش کاربران به نحوی طراحی شده است که کاربر را در درک صحیح، سریع و بهتر مسائل مرتبط با کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره یاری می‌دهد. در این پروژه کلیه مسائل دینامیکی و سینماتیکی که در طراحی پایه یک سامانه کنترل وضعیت و موقعیت مدنظر قرار می‌گیرد تشریح، طراحی و پیاده‌سازی شده است. به منظور بررسی دقیق شرایط حاکم بر ماهواره سعی شده است تا اثر کلیه اغتشاشات خارجی موثر بر موقعیت و وضعیت ماهواره در طراحی اعمال شود. این سامانه برای دو دسته ماهواره ارتفاع‌پایین و زمین‌آهنگ طراحی شده است. مبنای طراحی سیستم کنترل وضعیت ماهواره ارتفاع پایین بر اساس طراحی سیستم کنترل وضعیت فعال بوده و ماهواره برای کنترل دقیق وضعیت از چرخ‌های عکس‌العملی استفاده می‌کند. طراحی بر روی ماهواره زمین‌آهنگ بر اساس یک طراحی جامع صورت گرفته و سامانه کنترل وضعیت و موقعیت به نحوی مدل‌سازی شده است که امکان ایجاد ارتباط با یک نرم‌افزار واسط را جهت تعامل با کاربر دارا می‌باشد. سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره زمین‌آهنگ دارای قابلیت اصلاح مداری، کنترل وضعیت، مانور وضعیت و مانور موقعیت می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی انجام شده برای ماهواره‌های نمونه ارتفاع‌پایین و زمین‌آهنگ حاکی از پیاده‌سازی مناسب مجموعه ساختارها، الگوریتم‌ها، عملگرها، حسگرها و پردازشگرها می‌باشد.
کلمات کلیدی: سامانه کنترل وضعیت و موقعیت ماهواره‌- واقعیت مجازی- ماهواره ارتفاع‌پایین- ماهواره زمین‌آهنگ- مانور وضعیت- مانور موقعیت

فهرست
1- مقدمه 1
2- طراحی وپیادهسازی شبیه ساز واقعیت مجازی 6
2.1 واقعیت مجازی 7
2.2 کاربرد واقعیت مجازی در علوم فضایی 8
2.2 روند طراحی و پیادهسازی محیط واقعیت مجازی 10
2.2.1 بررسی و انتخاب روش تولید تصاویر سهبعدی 12
2.2.2 ابزارهای تولید تصاویر سه بعدی 18
2.3 نحوه اتصال محیط واقعیت مجازی با شبیه‌ساز سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 23
3- شبیهسازی دینامیکی مدارات زمینگرد 26
3.1 دینامیک مداری و مسئله دو جسم 27
3.1 دینامیک وضعیت 30
3.2 اغتشاشات مداری و وضعیتی 32
3.3.1 اغتشاشات مداری 33
3.3.2 اغتشاشات وضعیتی 46
4- طراحی و شبیه‌سازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 50
4.1 سامانه کنترل وضعیت و موقعیت (AOCS) 51
4.1.1 وظایف سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 51
4.1.1.7 اجرای مانور 57
4.1.2 واحدهای سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 57
4.1.3 مودهای عملکرد سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 60
4.2 طراحی الگوریتم سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 64
4.3 ابزارهای مورد نیاز در شبیهسازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 69
4.3.1 زمان [15-17] 69
4.3.2 موقعیت اجرام آسمانی ماه و خورشید [18] 73
4.3.3 دستگاههای مختصات 76
4.3.4 مدلسازی سینماتیکی 79
4.4 مدل سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 83
4.5 طراحی کنترل کننده 85
4.5.1 قاعده فرمان کنترلی با استفاده از خطای زوایای اویلر 85
4.5.2 قاعده فرمان کنترلی با استفاده از ماتریس خطای کسینوس جهتی [9] 86
4.5.3 قاعده فرمان کنترلی با استفاده از بردار خطای کواترنیون 88
4.5.4 انتخاب کنترلکننده 89
4.6 مدلسازی عملگرهای سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 90
4.6.1 تراستر عکس العملی 91
4.6.2 چرخ عکس العملی و مومنتومی 95
4.6.3 موتور اصلی 98
4.7 مدلسازی حسگرهای سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 100
4.7.1 حسگر خورشیدی [22] 100
4.7.2 حسگر افق‌سنج 104
4.7.3 حسگرهای اینرسی 106
4.8 الگوریتمهای بکار رفته جهت کنترل و اصلاح موقعیت 107
4.8.1 اصلاح شیب مداری یا حفظ شمال و جنوب مداری 108
4.8.2 اصلاح طول جغرافیایی یا حفظ شرق و غرب مداری 115
4.9 الگوریتم تعیین وضعیت 118
4.10 الگوریتم باربرداری از چرخ مومنتومی 120
5- بررسی نتایج شبیهسازی سامانه کنترل وضعیت و موقعیت 121
5.1 بررسی و ارزیابی نتایج اطلاعات موقعیتی ماهواره.. 122
نتایج و ملاحظات ارزیابی مرحله اول (مدار ارتفاع پایین) 130
نتایج و ملاحظات ارزیابی مرحله دوم (مدار زمینآهنگ) 138
5.2 بررسی نتایج اطلاعات وضعیتی ماهواره.. 139
5.3 بررسی نتایج مانور وضعیت 141
5.4 بررسی نتایج اصلاح مداری 149
5.5 بررسی نتایج باربرداری از چرخ مومنتومی.. 151
5.6 بررسی نحوه انتقال مداری 153
6- جمع‌بندی و نتیجه گیری 155
6.1 جمع‌بندی 155
6.2 نتیجه گیری 155
6.3 پیشنهادات 156
7- پیوست 157
لیست مقالات ارائه شده 163
مراجع و منابع: 164

–
تعداد صفحه :168

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند