طراحي و پياده‌سازي الگوريتم كنترل وضعيت براي يك ماهواره با ماموريت تصويربرداري استريو به كمك بستر تست سخت‌افزار در حلقه

Design and Implementation of Attitude Control Systemof a satellite with Stereo-Imaging Scenario in Hardware in the Loop Test Bed

در اين مقاله سناريوي تصويربرداري به صورت استريو توسط يك ماهواره سنجش از دور بيان مي‌شود. سپس به منظور انجام مانورهاي مورد نياز جهت اجراي اين سناريو توسط ماهواره، يك سيستم كنترل وضعيت مناسب براي انجام مانورهاي زاويه بزرگ و با استفاده از 4 چرخ عكس‌العملي با ساختار هرمي طراحي مي‌شود. اين سيستم كنترل وضعيت به گونه‌اي طراحي مي‌شود كه قابليت نشانه‌روي به سمت مركز زمين و انجام مانورهاي سريع و حفظ وضعيت مناسب ماهواره براي اخذ تصاوير مختلف از يك منطقه مشخص و از زواياي گوناگون را براي ماهواره فراهم آورد. سپس يك بستر سخت‌افزار در حلقه (Hardware in The Loop) جهت تست عملكرد سيستم كنترل وضعيت طراحي شده، ارايه مي شود. اين بستر سخت‌افزاري، قابليت تست الگوريتم هاي كنترل وضعيت را به صورت زمان حقيقيو در يك بستر سخت‌افزاري، فراهم مي‌آورد. در اين بستر، مدل‌سازيبلادرنگ ديناميك ماهواره، اغتشاشات محيطي وارد بر آن و مدل دقيق چرخ‌هاي عكس‌العملي و حسگرهاي ژيروسكوپ در كامپيوتر شبيه ساز انجام مي شود و عملكرد الگوريتم كنترل وضعيت طراحي شده براي تحقق ماموريت تصويربرداري استريو، به صورت زمان حقيقي بررسي مي شود.

In this paper, achieving of Stereo-Imaging scenario by a remote sensing satellite will be presented. Then a suitable attitude control system will be designed using 4 reaction wheels with pyramidal structure to fulfill large angle maneuvers of stereo-imaging scenario. The proposed attitude control system provide the satellite with the capability of nadir pointing and large angle maneuvers to take different images of a predefined zone from different point of view. In order to verify the performance of the designed attitude control system, a low-cost real time hardware in the loop test bed will be constructed. The constructed test bed is capable of assessing attitude control algorithms in a real time conditions. In the proposed test bed, accurate and real time modeling of satellite dynamics, space conditions, reaction wheels and gyroscopes will be done by the Simulator computer. Finally, performance of the designed attitude controller to achieve stereo-imaging scenario is investigated by implementing the algorithm in the hardware in the loop test bed in a real time condition.