مدل سازي ديناميكي و كنترل فعال ارتعاشات ماهواره با صفحات خورشيدي انعطاف پذير

Dynamics modeling and active vibration control of a satellite with flexible solar panels

در طي يك مانور توسط يك ماهواره، صفحات خورشيدي انعطاف پذير آن تحريك شده و شروع به نوسان مي كنند. اين ارتعاشات باعت پديد آمدن نيروهاي اغتشاشي نوساني مي گردند كه به بدنه صلب ماهواره نيز اعمال مي شود. ارتعاشات ايجاد شده علاوه بر امكان به وجود آمدن ترك و در نتيجه شكست در صفحات خورشيدي بر اثر پديده خستگي، بر روي بدنه صلب كه در حال انجام كارهاي دقيقي نظير عكس برداري از سطح زمين و يا ارسال اطلاعات به پايگاهي در زمين است، اخلال ايجاد مي كند. در نتيجه لازم است كه از آن جلوگيري به عمل آيد. در اين مقاله، ابتدا معادلات ديناميكي يك ماهواره شامل يك قسمت صلب مكعب شكل و دو صفحه انعطاف پذير استخراج شده است. سپس با استفاده از تركيب نرم افزار هاي انسيس و آدامز بر روي مدل مذكور يك شبيه سازي ديناميكي انجام گرفته و نتايج با مدل تحليلي مقايسه شده است. استراتژي كنترلي جديدي براي كاهش ارتعاشات اجزا انعطاف پذير در سيستم هاي چندجسمي شامل اجزا صلب و انعطاف پذير ارايه شده است به اين صورت كه با حذف نوسانات از روي سرعت زاويه اي قسمت صلب، دامنه ارتعاشات اجزا انعطاف پذير كاهش مي يابد. براي اين منظور از يك سيستم كنترل تطبيقي و فيلتر باريك براي حذف نوسانات حاصل از ارتعاشات صفحات خورشيدي در فرآيند اندازه گيري استفاده شده است. در انتها نتايج حاصل از شبيه سازي سيستم كنترلي تطبيقي يك بار با در نظر گرفتن پديده تشديد و بار ديگر بدون در نظر گرفتن آن آورده شده اند و مزيت هاي اين روش مورد بررسي قرار گرفته است.

Flexible solar panels of a satellite during a maneuver are stimulated and causing vibration. Such vibrations will cause some oscillatory disturbance forces that affect the satellite rigid body. Vibrations cause cracks in flexible solar panels and these cracks, because of fatigue, cause panels to fracture; moreover, satellite rigid body which performs accurate work like capturing pictures of the earth’s surface or sending information to earth base, will be disturbed. Therefore, vibration should must be prevented. In this paper, dynamics equations of a satellite including cubical rigid body are extracted, then with a combination of ANSYS and ADAMS softwares, the model was simulated and the conclusions compared with analytical model. New control strategy for reducing vibrations in flexible bodies in multibody systems, including rigid and flexible bodies, is proposed. By eliminating oscillations from rigid body angular velocity, the vibrations’ amplitude of flexible parts will be reduced. For this purpose, an adaptive control system and a notch filter are used to eliminate the oscillation in measurement procedure which is caused by the vibration of flexible solar panels. At last, adaptive control system simulation conclusions, once taking into consideration the resonance and then again without resonance, is shown and the merits of this method are evaluated.