كنترل فعال ماهواره هوشمند تحت بارهاي حرارتي

Active Control of a Smart Satellite under Thermal Loading

در اين مقاله، ماهواره اي متشكل از يك هاب و دو پانل انعطاف پذير، در حال چرخش در مداري به دور زمين، در نظر گرفته شده است. هر يك از پانل‌ها يك تير اويلر برنولي فرض شده است كه تحت بارهاي حرارتي قرار دارند. ماهواره با سرعت زاويه اي ثابت به دور زمين مي چرخد و همچنين مانوري نيز به دور خود دارد. بر اثر اين چرخش و همچنين بارهاي حرارتي، پانل ماهواره مرتعش مي شود. لايه هايي از پيزوالكتريك بر روي پانل‌ها به‌عنوان عملگر فرض مي شود تا اثر اين ارتعاشات را تعديل كند. تنش‌هاي حرارتي به‌وجود آمده در پانل بر اثر تابش خورشيد به يك طرف پانل‌ها و دفع گرما از طريق تابش در طرف ديگر آن است كه باعث مي شود معادلات به‌صورت ناهمگن و غيرخطي شده و توزيع دما در پانل به‌صورت زما‌‌نمند به‌دست آيد. از كنترل ديناميك معكوس استفاده شده است تا مانور ماهواره و ارتعاشات پانل‌هاي آن كنترل شود. در نهايت سيستم در نرم‌افزار مدل شده و نتايج مد‌ل‌سازي ارايه شده است.

In this paper, vibration suppression and maneuver control of a smart flexible satellite moving in acircular orbit are studied. The satellite is considered as a rigid hub and two flexible appendages withpiezoelectric layersattached on them as actuators. The satellite is moving in a circular orbit and has pitch angle rotation maneuver. The heat radiation effects on the appendages are considered. When the satellite is rotating around the Earth, the appendages experience periodic heating and cooling in the sunlight and shadow region of the Earth with the variation of the thermal environment.These nonlinear transient heat equations depends on the satellite maneuver angle and the panels vibrations, too. The thermally induced vibrations of the appendages and the heat transfer equation are coupled and should be solved simultaneously.Aninverse dynamic controller is proposed to control the satellite maneuver and appendage vibrations. Finally, the whole system is simulated and the effects of the heat radiation and piezoelectric actuators on the response of the system are studied. Also, the effectiveness and the capability of the controller are analyzed.