شبيه ساز سه درجه آزادي ماهواره با عملگرهاي تركيبي

Tri-Axial Satellite Simulator with combinatorial Actuators

ارايه روندنماي طراحي و ساخت شبيه ساز سه درجه آزادي دمبلي شكل ديناميك وضعيت ماهواره به همراه فرايند مدل سازي نرم افزاري و بررسي تست هاي عملكردي، هدف اصلي اين پژوهش است. اين شبيه ساز كه به منظور تست الگوريتم هاي كنترلي، صحت سنجي عملكرد زيرسيستم تعيين و كنترل وضعيت ماهواره و آموزش دانشجويان يا متخصصين فضايي به كار مي رود، از قسمت هاي مختلفي نظير ياتاقان هوايي كروي، حسگر وضعيت، مجموعه رانشگرهاي گاز سرد، چرخ هاي عكس العملي، واحد تامين انرژي و مجموعه بالانس جرمي تشكيل شده كه بخش اعظمي از اين تجهيزات، توسط تيم فني آزمايشگاه تحقيقات فضايي دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي طراحي و ساخته شده است. در نظر گرفتن نيازمندي هاي ماموريتي، قيود عملياتي و محدوديت هاي صنعتي سبب مي گردد تا پيچيدگي هاي طراحي همه جانبه اين شبيه ساز افزايش يابد؛ لذا به منظور لحاظ كردن تمامي اين شرايط، فرايند طراحي هر يك از زيرسيستم‌هاي اين مجموعه با دقت بالايي صورت پذيرفته است كه در اين مقاله بدان پرداخته مي‌شود.

This article describes the details in design and development of a tri-axial dumbbell-style satellite attitude dynamics simulator with the computer-base simulation procedure and the results of actual maneuvers. This simulator is used to validate control algorithms, improve novel control methods, verify the operation of available actuators or sensors and exhibit the fundamentals of attitude dynamics to students or experts. The facility includes a variety of subsystems such as: spherical air-bearing, reaction wheels, cold-gas propulsion subsystem, inertial measurement unit, power-supply unit, on-board processor and semi-automatic mass balancing mechanism that have been designed and developed at Space Research Laboratory at K. N. Toosi University of Technology. The overall design of this system was pretty complicated especially when considering the mission requirements, operating constraints and functional limitations imposed by the ground-based simulation, thus, an accurate design procedure for each subsystem has been deployed and will present in this article.