علوم و فناوری فضایی
سال:1398 | دوره:12 | شماره:4 (پیاپی 41) |تعداد مقالات:8

در این پژوهش، بهینه سازی مقاوم چندموضوعی پیکربندی کپسول بازگشتی با توجه به ملاحظات آیروترمودینامیک، مسیر، پایداری و هندسه بصورت چندهدفه انجام شده است. بیشینه سازی بازده حجمی، کمینه سازی ضریب بالستیک و بیشینه سازی پایداری استاتیکی کپسول بازگشتی اهداف در نظر گرفته شده در فرایند بهینه سازی مقاوم پیکربندی کپسول بازگشتی در حضور عدم قطعیت ها می باشند؛ علاوه بر این، قیودی در زمینه های هندسه، بار حرارتی و ضریب بار در فرایند بهینه سازی لحاظ شده اند. برای کاهش زمان و هزینه بهینه سازی مقاوم، از روش شبیه سازی مونت کارلو تطبیقی استفاده شده تا تعداد ارزیابی های مورد نیاز در حین بهینه سازی مقاوم کاهش یابد. با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه مقید، مجموعه ای از پیکربندی های بهینه مقاوم کپسول بازگشتی بدست می آیند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که عملکرد پیکربندی های بهینه مقاوم حاصله به نحوی است که قیود درنظرگرفته شده حتی در حضور عدم قطعیت ها با سطح اطمینان 8/99% نقض نمی شوند.

در این مقاله کنترل پرواز آرایشمند فضاپیماها با به کارگیری کنترل هیبریدی PID-FUZZY مورد بررسی قرار گرفته است. انحراف و تغییر مسیر سیارک های فضایی که باالقوه تهدیدی برای حیات بر روی کره زمین محسوب می گردند، در تحقیقات علمی اخیر به طور خیلی فعالی پیگیری می شود. برای انجام ماموریت مشروحه، تاکنون روش های متعددی پیشنهاد گردیده اند که در این بین استفاده از کشنده گرانشی شاخص می باشد و از این رو در مقاله حاضر از این روش بهره گرفته شده است. فناوری پرواز آرایشمند فضاپیماها تابع معادلات دینامک نسبیست که برای کنترل فعال آن نیز روش های گوناگونی به کار گرفته شده اند. در تحقیق پیش رو از کنترل کننده PID که کنترلی با کاربرد گسترده در صنایع گوناگون می باشد و ذاتا دارای خواص مقاوم بودن نیز هست، به عنوان کنترل کننده پایه بهره گرفته شده است و نیز برای بهبود تنظیم ضرایب آن از کنترل فازی استفاده شده که نتایج حاصله از شبیه سازی، بیانگر بهبود عملکرد کنترل کننده ترکیبی به طرزی موثر می باشد.

در حال حاضر، تعداد نمونه مورد نیاز برای رسیدن به دقت تحلیل حساسیت معین در طراحی، براساس روش های سعی و خطا در طراحی صورت می پذیرد. هدف این مقاله، توسعه روشی است برای تعیین تعداد نمونه مورد نیاز براساس معیار مشخص برای رسیدن به دقت تحلیل حساسیت معین می باشد. لذا در این مقاله، یک روش تحلیل حساسیت جدید مبتنی بر طرح آزمایشات ابرمکعب لاتین پیش رونده و همگرایی نتایج تحلیل ارایه شده است. برای این منظور یک روش نمونه برداری ابرمکعب لاتین پیش رونده توسعه داده شد. این رویکرد سیستماتیک منجر به تحلیل حساسیت دقیق، کارآمد و سریع در مدل های مختلف و با تعداد پارامترهای زیاد و بازه تغییرات بزرگ شده است. تحلیل حساسیت روی مدل طراحی بستر کاتالیستی یک رانشگر تک پیش رانه هیدرازینی به عنوان مطالعه موردی، انجام شده است و نتایج تحلیل حساسیت طراحی بستر کاتالیستی ارزیابی و تحلیل شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در تحلیل حساسیت مبتنی بر ابرمکعب لاتین پیشرونده با مشخص شدن کمینه جمعیت مورد نیاز برای انجام تحلیل حساسیت با دقت مشخص، هزینه محاسباتی تحلیل های مشابه و پیچیدگی های طراحی کاهش خواهد یافت.

رفلکتورها ابزار بسیار مهمی در مقابله با سامانه های تصویربرداری SAR فضاپایه و هواپایه محسوب می-شوند. زیرا با توجه به سطح مقطع راداری بالای خود می توانند در قالب طرح های پدافندی فریب و استتار به کارگیری شوند. نکته قابل توجه دراین ماموریت، این است که رادار SAR قادراست از هر جهت، با هر زاویه ی فرودی و در هر باند فرکانسی موج را به سمت زمین بفرستد و از مناطق حساس تصویربرداری نماید. لذا طراحی یک رفلکتور همه جهتی، چند باند و زاویه و سیع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. طراحی چنین رفلکتوری بسیار پیچیده است زیرا عملکرد رفلکتور به پارامترهای مختلفی چون ابعاد، شکل و جنس رفلکتور، فرکانس، زاویه فرود و پلاریزاسیون موج ارسالی رادار بستگی دارد. رفلکتورهای موجود عموما در یک جهت خاص، در یک فرکانس مشخص و در یک زاویه ی مشاهده محدود RCS بالایی دارند. در این مقاله تلاش می شود تا نحوه طراحی یک رفلکتور همه جهتی، چند باند و زاویه وسیع با استفاده از ساختار های شکلی ارایه شود.

در این مقاله، مود آرام سازی سه محوره سرعت زاویه ای یک ماهواره در بستر نرم افزار و سخت افزار در حلقه، با عملگر مغناطیسی طراحی و پیاده سازی شده است. در این راستا، مدل میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ هلمهولتز ایجاد شده و ماهواره با جانمایی روی میز سه درجه آزادی، در میدان مغناطیسی معادل موقعیت مداری قرار می گیرد. الگوریتم کنترلی که بر روی برد پردازشی پیاده سازی شده، با اندازه گیری میدان مغناطیسی و تغییرات آن، اقدام به تحریک عملگرهای مغناطیسی نموده، از تعامل دو میدان مدار و میدان تولیدی عملگر، نهایتاً گشتاور ترمزی ایجاد شده و سرعت زاویه ای مستهلک می شود. ملاحظات و محدودیت های عملی ویژه ای، از جمله عدم همزمانی کارکرد عملگر و حسگر مغناطیسی، غلبه گشتاور تولیدی بر اصطکاک میز و اندازه سرعت زاویه ای اولیه در پیاده سازی مورد توجه بوده که در نرم افزار درحلقه نیز لحاظ شده است. با شناسایی مدل اغتشاشی میز، نتایج نرم افزار و سخت افزار در حلقه با یکدیگر مقایسه شده که علاوه بر تطابق زیاد نتایج، نشانگر توانمندی این بستر در استهلاک سرعت زاویه ای است.

در این پژوهش عملکرد یک واحد اندازه گیری ارزان قیمت اینرسیایی در یک پرواز زیرمداری از طریق تست کاوشگر تحقیقاتی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی های انجام شده نشان می دهد با پردازش و فیلترینگ مناسب، اطلاعات بسیار ارزشمندی از این حسگرها استخراج می شود که برای شناسایی رفتار ارتعاشی و دینامیکی کاوشکگر مفید بوده و می تواند نماینده ای خوبی از محیطی باشد که قطعات فضایی در ماموریت های فضایی تجربه می کنند. از آنجایی که کاوشگر مورد نظر در فاز ورود به جو یک جسم استوانه ای بدون دماغه و دارای یک فرم آیرودینامیکی نامتعارف می باشد و طی مسیر ورود به جو تلاطمات و حرکت های نوسانی با دامنه بالا را تجربه می کند، ثبت و شناسایی پارامترهای پروازی آن از مسایل چالش برانگیز هوافضایی محسوب می شود. در این تحقیق با استفاده از سنسورهای ارزان قیمت میکروالکترومکانیکی در تست پرواز و همچنین با کمک شبیه سازی غیرخطی و دقیق رفتار پروازی کاوشگر به ثبت و شناسایی پارامترهای پروازی پرداخته شده است.

افزایش دقت و پایداری در تخمین آنلاین مدل یک فضاپیما، به دلیل هم زمانی وجود نامعینی در دینامیک سیستم و نویز در خروجی حس گرهای وضعیت، یکی از چالش های کنترل وضعیت است. یکی از روش های موثر تخمین این نوع از مدل های دینامیکی، روش کمترین مربعات خطا در ترکیب با فیلتر کالمن است. برای افزایش عملکرد روش تخمین ذکر شده، الگوریتم آنلاین فرا ابتکاری جدیدی بر اساس توسعه روش کمترین باقیمانده تعمیم یافته ارایه می گردد. این الگوریتم یک روش مبتنی بر تکرار است که با استفاده از اطلاعات مرحله قبل و بر اساس تجربه کاربر، و یا یک روش فرا ابتکاری آنلاین نوین، تعداد گام های حل دستگاه در زیر فضای کریلف را تعیین کرده و همگرایی کلی به پاسخ را بهبود می بخشد. برای بررسی دقت تخمین این روش، روش های کمترین باقیمانده تعمیم یافته ساده، گرادیان دو مزدوجی، گرادیان مزدوج مربعی و گرادیان دو مزدوجی پایدار مقایسه شده است، که روش فرا ابتکاری کمترین باقیمانده تعمیم یافته تطبیقی بیشترین دقت و پایداری در پاسخ را نشان می دهد.

نرخ تغییر دمای سطوح ماهواره ناشی از تشعشعات دریافتی در فضا اخیرا به عنوان یک کمیت نوین برای تخمین وضعیت ماهواره معرفی شده است. از آنجا که شار حرارتی خورشید، به عنوان اصلی ترین منبع حرارتی فضا، در شرایط غیر از سایه تقریبا به نیمی از سطوح ماهواره نمی رسد، اختلاف دما بین سطوح ماهواره زیاد است. این اختلاف دمای بالا، وقوع رسانش بین سطوح را اجتناب ناپذیر می سازد. از این رو، این مقاله به بررسی اثر رسانش بین سطوح ماهواره و همچنین اثرات ناشی از تشعشات داخلی بر مساله تخمین وضعیت به کمک سنسور دمایی پرداخته است. برای تخمین وضعیت از فیلتر UKF استفاده شده است. الگوی توسعه داده شده برای توصیف تغییرات دما به کمک نرم افزار Thermal Desktop و SINDA صحه گذاری شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی های مونت کارلو نشان می دهد که لحاظ کردن ترم رسانش سبب بهبود قابل توجه دقت تخمین وضعیت می شود، در حالی که تشعشعات داخلی ماهواره افت عملکرد تخمین وضعیت را به دنبال دارند.