علوم و فناوری فضایی
سال:1393 | دوره:7 | شماره:2 |تعداد مقالات:9

در این مقاله، شبیه سازی سیستم کنترل وضعیت یک نانو ماهواره مجهز به عملگرهای ژیروسکوپی تک قابی با به کارگیری راهبرد های کنترلی مختلف، ارائه شده است. سیستم کنترل وضعیت در حالت پایداری وضعیت از راهبرد های LQR و LQG و در حالت مانوری ماهواره از راهبرد کنترل فیدبک کواترنیون استفاده می کند. در حالت پایداری وضعیت با خطی سازی معادلات دینامیکی غیرخطی ماهواره و عملگرهای ژیروسکوپی، کنترلرهای LQR و LQG طراحی شده اند؛ به طوری که در سایر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، از این کنترلرها در پایداری وضعیت استفاده نشده است. در حالت مانوری ماهواره نیز از یک کنترلر فیدبک کواترنیون به فرم خطی به منظور سیستم غیر خطی استفاده شده است. کارایی سیستم کنترل وضعیت و راهبردهای کنترلی ارائه شده برای یک نانو ماهواره مجهز به عملگرهای ژیروسکوپی تک قابی با آرایش هرمی در نرم افزار سیمولینک/ متلب بررسی شده است. نتایج شبیه سازی بیانگر تحقق پایداری وضعیت و مانور ماهواره در زوایای بزرگ و همچنین دقت بیشتر راهبرد های LQR و LQG در مقایسه با روش فیدبک کواترنیون است.

در این تحقیق مد ل سازی رگرسیونی خطی تک متغیره به منظور پایش عمق سکی در دریای خزر با استفاده از داده های ماهواره ای سقف (سطح 1) و کف (سطح 2) اتمسفر انجام می شود. اندازه گیری های میدانی عمق سکی در دریای خزر توسط 25 گشت دریایی انجام شد. در اینتحقیق 25 تصویر سطح یک سنجنده MERIS مورد استفاده قرار گرفت که توسط پردازشگر C2R تبدیل به داده های سطح 2 شدند. قابلیت استخراج عمق سکی از داده های ماهواره ای سطح 1 و سطح 2 توسط رگرسیون خطی تک متغیره بررسی شد. نتایج نشان داد که استفاده از داده های سطح 2 بهتر از داده های سطح 1 است و با استفاده از داده های سطح 2 می توان به ترتیب با ضریب همبستگی و درصد خطای مطلق حدود 0.86 و %6.28 عمق شفافیت دریای خزر را تخمین زد.در نهایت نقشهعمق سکی در دریای خزر از تصاویر MERIS به کمک مدل مذکور استخراج شد.

در این تحقیق، با توجه به اینکه دانستن پارامترهای ایرودینامیکی مجموعه چترهای فرود، برای دست یافتن به یک سیستم بازیابی قابل اطمینان، نقش اساسی دارد، یک سری آزمون های پرتابی انجام شد و با به سرعت رساندن یک راکت آزمایشی و مجموعه چتر دو مرحله ای به کار رفته، شرایط بازیابی محموله فضایی شبیه سازی شد. همچنین از یک کد نرم افزاری برای شبیه سازی رفتار مجموعه چترها، استفاده شد که با کمک داده های تجربی حاصل از نتایج آزمون ها، بر این کد نرم افزاری صحه گذاری شد. به منظور تصحیح پارامترهای ایرودینامیکی تخمین زده شده در طراحی، با تحلیل داده های استخراج شده از زیرسامانه اندازه گیری، ضریب پسا و ضریب نیروی بازشوندگی و پارامترهای فرآیند باز شدن، شامل زمان و فاصله باد شدن و تابع تغییرات سطح پسا برای هر چتر در شرایط مختلف استخراج شد. نتایج نشان داد در مورد چترهای ترمزی اول و دوم که دارای بارگذاری کنوپی بزرگی هستند، وابستگی پارامترهای باز شدن چتر با چگالی یا ارتفاع، کمتر است. اما در مورد چتر اصلی که بارگذاری کنوپی کوچکی دارد، وابستگی زمان باد شدن با چگالی بیشتر است. در مورد چتر ترمزی اول، تابع تغییرات سطح پسا نسبت به زمان در حین فرآیند باد شدن، به صورت خطی و در مورد چتر ترمزی دوم و چتر اصلی، توابع درجه دو و سه تخمین زده شد. به دلیل وجود چتر ترمزی دوم در جلوی چتر اصلی، زمان باز شدن چتر اصلی افزایش می یابد که میزان این تاخیر به پارامترهای مختلفی همچون فاصله دو چتر از هم، نسبت قطر آنها و سرعت محموله وابسته است. با استفاده از پارامترهای به دست آمده برای نوع چترهای استفاده شده، می توان آنها را در طراحی یک مجموعه کاهنده سرعت، با دقت مناسبی به کار برد.

در این مقاله، نتایج حاصل از تحقیق برای رسیدن به کد جامع طراحی مفهومی ماهواره های سنجش از دور ارائه شده است. در تدوین کد طراحی با درنظر گرفتن فلسفه طراحی «بهتر، سریع تر و ارزان تر» تلاش بر این بوده که علاوه بر استفاده از فناوری های روز و همچنین نظر کارشناسان خبره، محدودیت های بومی مانند محدودیت های پرتابگر داخلی نیز لحاظ شود. مزیت اصلی کد ارائه شده نسبت به نمونه های متداول، استفاده از روش های شبیه سازی دقیق تر و مدل های به روزتر در روند طراحی مفهومی زیرسیستم هاست. همچنین با درنظر گرفتن تجربیات گذشته برای انتخاب بهترین نقطه شروع طراحی، دست یابی به یک طرح عملیاتی با کاهش احتمال تغییرات پرهزینه مراحل بعدی طراحی محقق شده است.

در این مقاله، تحلیل جامعی در شبیه سازی آیرودینامیکی و دینامیکی جدایش بوستر در ماهواره برهای شامل بوسترهای موازی با استفاده از نرم افزارهای موجود انجام گرفته است. در این شبیه سازی، معادلات شش درجه آزادی و معادلات حاکم بر جریان به صورت کوپل و هم زمان حل شده اند. بررسی کاملی روی اثرات طول بوستر و سرعت ماهواره بر در لحظه جدایش انجام شده و نتایج حاصل نشان دهنده آن است که اثرات امواج شوک و انبساطی حاصل از بدنه اصلی روی بوستر، مسیر حرکت بوستر را به گونه ای تعیین می نماید که یا منجر به برخورد بوستر با موشک حامل و در نهایت یک جدایش ناایمن شده یا اینکه جدایش ایمن را به همراه دارد.

اخیرا عملگرهای جدیدی به نام کنترلرهای مومنتوم سیالی برای کنترل وضعیت ماهواره پیشنهاد شده است. این عملگرها نسبت به دیگر عملگرهای ذخیره ساز مومنتوم مثل چرخ های عکس العملی و CMG ها، دارای نسبت گشتاور اعمالی به وزن بالاتری، جانمایی و مونتاژ راحت تر، ارتعاش انتقالی کمتر و... هستند. اما یکی از مشکلات پیاده سازی چنین سیستم هایی در عمل، پیچیدگی در مدل سازی ریاضی این عملگرها می باشد. این امر باعث شده است که اکثر محققان از یک مدل ساده شده، برای طراحی سیستم کنترلی استفاده کنند، بدون آنکه عدم قطعیت ها در مدل ساده شده را در نظر بگیرند. در این مقاله برای رفع این مشکل از یک روش کنترلی مود لغزشی- تطبیقی استفاده شده که در برابر این نبود قطعیت ها در مدل مقاوم است و همچنین می تواند حد بالای این عدم قطعیت ها را تخمین بزند، بدون آنکه نیاز باشد تا از عملگرهای بزرگ تر برای اطمینان از پایداری سیستم استفاده کرد. با توجه به نتایج شبیه سازی، می توان مشاهده کرد که سیستم کنترلی مورد طراحی قادر است که ماهواره را در کمترین زمان ممکن و بدون فراجهش به وضعیت مطلوب برساند.

هدف اصلی این مقاله، ارائه روشی مبتنی بر شبکه عصبی هوشمند همراه با شبیه سازی دینامیکی بر پایه تحلیل های ریاضی برای عیب یابی موتور سوخت مایعی است که امکان وجود اختلال در سامانه داده برداری آن وجود دارد. عیب، به شکل وقوع گرفتگی در مسیرهای متفاوت موتور و اختلال در سامانه داده برداری به صورت وجود اغتشاش در اندازه گیری یک پارامتر خروجی از موتور مدل می شود. نقطه کلیدی این طرح، به کارگیریشبکه های عصبی موازی چند لایه «پیشخور» در تشخیص محل وقوع و میزان عیب، با استفاده از پارامترهای خروجی سامانه داده برداری معیوب است. شبیه سازی دینامیکی موتور انجام شده است تا به وسیله آن بتوان به داده های مورد نیاز برای آموزش شبکه عصبی دست یافت. از یک الگوریتم فیلترینگ برای شناسایی و حذف داده اغتشاشی استفاده شده است. الگوریتم، ماتریس داده تشکیل شده را به عنوان ورودی برای شبکه عصبی در نظر می گیرد که با داده هایی از همان جنس آموزش دیده است. روش عیب یابی مورد نظر، به وسیله داده های آزمایشگاهی یک موتور سوخت مایع اعتبارسنجی شده است.

از جایروکامپس در توجیه و نشانه روی موشک ها، همچنین در تجهیز موضع پرتاب و صحت تجهیز موضع پرتاب برای پیداکردن آزیموت نقاط خاصی استفاده می شود. مشاهدات و قرائت در این نوع قطب نما به صورت چشمی انجام می شود که دقت پایین و خطای مشاهداتی را به دنبال دارد. در این مقاله، الگوریتمی ساده برای قرائت خودکار یک قطب نمای ژیروسکوپی تجاری، با استفاده از روش های مبتنی بر پردازش تصویر دیجیتال و شبکه های عصبی، پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی، در ابتدا، با استفاده از تحلیل تفاضل تصاویر متوالی گرفته شده از صفحهنمایشگر قطب نمای مورد نظر، قاب برگشتی مشخص می شود. در ادامه با استفاده از لبه یابی و عملیات انبساط تصویر بر روی قاب برگشتی، ناحیهمورد قرائت استخراج شده، ارقام موجود در این ناحیه تفکیک شده و با عبور تک تک این ارقام از شبکه های عصبی ارقام مورد نظر، بازشناسی می شوند. در انتها با تحلیل هندسی موقعیت نسبی صفحهمدرج و شاخص نمایش، زاویهژایروسکوپ با دقت ثانیه قوسی محاسبه می شود. استفاده از روش پیشنهادی در مرحله تشخیص قاب بازگشتی روی 6 قطعه فیلم واقعی و مراحل بعدی آن روی بیش از 300 تصویر واقعی ارزیابی شده است.