amir reza kosari
-
این مقاله فعالیت های خورشیدی و پدیده های آن را از منظر مخاطرات اقلیم فضا بر محیط زیست کره زمین و سلامت انسان در زمین و محیط فضا بررسی می نماید. خورشید به عنوان کانون منظومه شمسی مهمترین عامل شرایط محیطی اقلیم فضا است. پدیده های خورشیدی و ویژگی های آن ها نظیر فعل و انفعالات شیمیایی، تغییرات و بادهای خورشیدی، لایه های یونوسفر، مگنتوسفر و ترموسفر و امواج ساطع شده الکترومغناطیسی بررسی شده است. با توجه به آسیب هایی که امروزه از طریق پدیده های خورشیدی و تابش های شدید آن به محیط زیست وارد شده، مطالعه و جمع آوری اطلاعات درباره اقلیم فضا و تاثیر آن بر زیست کره زمین ضروری است. در این مقاله علاوه بر توضیح مختصر درباره فیزیک خورشید و پدیده های اقلیم فضا، تاثیرات این پدیده ها بر سلامت انسان بررسی شده است. در این راستا نتایج تحقیقات انجام شده بین المللی مطالعه و بررسی شده تا ارتباط بین بیماری های قلبی، مغزی، سرطان و همچنین نرخ تولد، سلامت فضانوردان و حیات حیوانات با پدیده های اقلیم فضا مشخص شود. نتایج این مقاله کمک می کند که در هنگام وقوع رویدادهای خورشیدی بتوان این رویدادها را پیش بینی نموده و با اتخاذ تدابیر صحیح علاوه بر حفظ سلامت زیستی، خسارات احتمالی را نیز حداقل نمود.کلید واژگان: اقلیم فضا, خورشید, سلامت انسان, محیط زیست, کره زمینThis paper investigates solar activities and its phenomena from the perspective of risks to the earth's environment, human health, and space weather risks to space systems. In this article, in addition to a brief explanation about the physics of the sun and space weather phenomena, the effects of these phenomena on human health have been investigated. moreover the results of international researches have been studied and analyzed to determine the relationship between heart diseases, brain diseases, cancer, birth rates, health of astronauts, and animal life with space weather phenomena. The results of this article help to predict these events during the occurrence of solar events and by taking the correct actions in addition to preserving biological health, possible damages can also be minimized.Keywords: Space weather, Sun, Human Health, Environment, Planet Earth
-
این مقاله فعالیت های خورشیدی و پدیده های آن را از منظر مخاطرات بر نحوه عملکرد زیرساخت های شهری، سیستم های صنعتی و ساختار اقتصادی متاثر از اینگونه پدیده ها بررسی می نماید. همچنین با توجه به تحلیل ها و نتایج موجود نیازمندی های اساسی جهت جلوگیری از شدت آسیب های وارده ناشی از این پدیده ها نیز معرفی شده است. رویدادهای اقلیم فضا می تواند باعث اختلال در شبکه انرژی الکتریکی، ارتباطات مخابراتی-رادیویی، خطوط حمل و نقل هوایی، زمینی، ریلی و علاوه بر آن باعث آسیب به خطوط لوله، صنعت نفت و معدن، و هوانوردی شود که هر کدام از این موارد به عنوان یک زیرساخت اقتصادی در این مقاله بررسی شده است. همچنین اثر این پدیده ها در آسیب و اختلال بر عملکرد در ماهواره ها با ماموریت موقعیت یابی جهانی، مخابراتی و پیش بینی آب و هوا بررسی شده است. با توجه به اهمیت موارد مذکور، در این مقاله سعی شده است به بررسی تحقیقات صورت پذیرفته در پاره ای از کشورهای دیگر در خصوص تاثیر پدیده های اقلیم فضا در سیستم های اقتصادی-اجتماعی نیز پرداخته و اختلالات و خرابی های ناشی از آن در صنایع و زیرساخت های اقتصادی-اجتماعی جامعه مورد مطالعه قرار گیرد. این امر به نوبه خود می تواند در شکل گیری زمینه های لازم و اقدامات پیشگیرانه در مواجهه با مخاطرات اقلیم فضا جهت سوق دادن جامعه علمی به بررسی موارد مشابه در کشور برای ایجاد تمهیدات مدیریتی و فناوری های مرتبط کمک نماید.کلید واژگان: اقلیم فضا, خورشید, زیرساخت-های شهری, اثرات اقتصادی اقلیم فضا. اثرات اقتصادی-اجتماعیThis paper investigates solar activities and its phenomena from the perspective of risks on the functioning of urban infrastructures, industrial systems and economic structure affected by such phenomena. Also, according to the existing analyzes and results, basic requirements have been introduced to prevent the severity of the resulting injuries. Space weather events can cause disruptions in the power grid, telecommunications and radio communications, airlines, railways, and in addition cause damage to pipelines, oil and mining industry. Also, these phenomena can cause damage and dysfunction in satellites that are used for global positioning, communication and weather forecasting. Considering the importance of the items mentioned in this article, an attempt has been made to investigate the research done in some other countries regarding the impact of space weather phenomena on socio-economic systems and to study the disruptions and failures caused by this impacts in the industries and socio-economic infrastructures of the society. This studies can help in the formation of the necessary fields and preventive actions in facing the dangers of space weather in order to lead the scientific community to investigate similar cases in the country in order to create related management and technological measures.Keywords: Space weather, Sun, Urban infrastructure, Economic effects of space weather. Socio-Economic effects
-
Journal of Aerospace Science and Technology, Volume:16 Issue: 1, Winter and Spring 2023, PP 101 -114
The ever increasing demand for placing satellites in the geostationary orbit has caused the revision and change of the conventional mechanism of allocating orbital slots. Therefore, collocation approaches and station keeping of several satellites with a common position have been developed to improve the utilization of the capacity of the geostationary orbit. This, in turn, leads to an increase in the complexity and sensitivity of the modeling, guidance, and control processes. However, new restrictions are added to the problem of maintaining a common location, such as maintaining the minimum separation distance between satellites to prevent possible interference. Employing a collocation strategy is essential, especially for effective control of high-demand orbital regions that will lead to space congestion.Controlling the relative motion of satellites by maintaining a safe distance between them is the main rule in collocation. This article investigates the problem of the relative motion of satellites corresponding to collocation strategies. Then, the results are implemented and compared using a solution based on geometrical modeling of relative orbit and the concepts of spherical geometry. In this regard, the relative orbital elements of the two satellites are calculated using the presented relative motion modeling. Also, the relative position of the satellites is obtained. The case studies and evaluations confirmed that the inclination and eccentricity separation strategies are suitable options for meeting the fuel consumption requirements and providing more space for collocated satellites than other strategies.
Keywords: GEO-orbital space, Relative motion Collocation, Collocation strategy, Geometric modeling of relative orbit -
In this paper, the control of a three-axis rigid satellite attitude control system with a fractional order proportional-integral-derivative (PID) controller is investigated in the presence of disturbance and parametric uncertainties. The reaction wheel actuator with the first-order dynamic model is used to control the attitude of the satellite. Uncertainties are considered on satellite moment inertia, actuator model and amplitude and frequency of external disturbances. External disturbances are modeled with two fixed and periodic parts and uncertainty is also considered on the disturbances model. The integer order controller is also used for the same conditions to compare the results with the fractional order controller. The usual Granwald-Letinkov definition is used to solve integrals and fractional order derivatives. The mean absolute of the pointing error of the satellite pointing maneuver has been selected as an objective function of the optimization problem. The controller gains in integer and fractional order are obtained by particle swarm evolution algorithm (PSO) optimization method. The performance criterion has been studied in terms of the controller time response and also in terms of the standard deviation of the mentioned uncertainties and external disturbance. The results show that the fractional order controller performs more accurate and robustness than the integer order controllers in the face of uncertainty and disturbance.
Keywords: Satellite attitude control, Fractional-Order, PID Controller, Reaction wheel, Uncertainty -
در این مقاله کنترل وضعیت یک ماهواره صلب در حضور اغتشاشات خارجی و با در نظر گرفتن عدم قطعیت های پارامتری با کنترل کننده مرتبه کسری مورد بررسی قرار گرفته است. برای کنترل وضعیت ماهواره از عملگر چرخ عکس العملی با مدل دینامیکی مرتبه اول استفاده شده و نامعینی در پارامترهای ممان اینرسی ماهواره، مدل عملگر و اغتشاشات خارجی لحاظ شده است. به منظور مقایسه منصفانه، علاوه بر کنترل کننده مرتبه کسری از کنترل کننده مرتبه صحیح به ازای شرایط یکسان استفاده شده است. حل عددی معادلات حالت با روش اویلر انجام شده و برای حل انتگرال و مشتق مرتبه کسری از تعریف گرانوالد-لتینکوف استفاده شده است. ضرایب کنترل کننده های مرتبه صحیح و مرتبه کسری توسط روش بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) با معیار عملکرد میانگین مطلق خطای نشانه روی مانور وضعیت بدست آمده است. معیار عملکرد بر حسب انحراف معیار عدم قطعیت های مذکور مطالعه شده و مقادیر فراجهش پاسخ زمانی و زمان نشست نیز در مواجهه با اغتشاشات و عدم قطعیت بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد، کنترل کننده های مرتبه کسری با داشتن درجه آزادی بیشتر نسبت به کنترل کننده مرتبه صحیح، قابلیت افزایش دقت نشانه روی در مواجهه با نامعینی ها را دارند.
کلید واژگان: کنترل وضعیت ماهواره, کنترل مرتبه کسری, عدم قطعیت, اغتشاشIn this paper, attitude control of a rigid satellite in the presence of external perturbations and considering the parametric uncertainties with the fractional order controller is investigated. To control the attitude of the satellite, a reaction wheel actuator with a first-order dynamic model is used and uncertainty is considered in the parameters of the satellite’s moment of inertia, the actuator model and external perturbations. For comparative purposes, in addition to the fractional order controller, the integer order controller is also used. Numerical solution is performed by Euler method and Granwald-Letinkov definition is used to solve the fractional order integral and derivative. The coefficients of the integer order and fractional order controllers were extracted by the particle swarm optimization method with the performance criterion of mean of absolute value of error. Fractional order controllers have more degree of freedom than integer order controllers due to their more design parameters. Therefore, according to the results, the appropriate performance of fractional order controllers can be seen in overshoot, settling time and against of perturbations and uncertainty in the satellite attitude control.
Keywords: Satellite attitude control, fractional-order controller, Uncertainty, Disturbance -
ماهواره های سنجش از دور مشاهده زمین که به صورت غیرفعال سطح زمین را اسکن و تصاویر با قدرت تفکیک مکانی زیر یک متر تولید می نمایند قادرند حول هر سه محور بدنه خود مانور کنند و همزمان با مانور وضعیت از جهات مختلف از ناحیه هدف تصویربرداری نمایند. سخت گیرانه ترین الزامات میانی حاکم بر عملکرد زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت آنها در مد های چرخش زدایی و نشانه روی دقیق اعمال می شود و شامل قابلیت مانور، چابکی، دقت و پایداری می باشد. در این تحقیق ابتدا روابط تحلیلی و آماری میان معیارهای کمی الزامات میانی و قدرت تفکیک مکانی که به عنوان یک الزام سطح بالای ماموریتی مطرح است استخراج و با توجه به آن درایورهای طراحی چرخ های عکس العملی استخراج شده است. سپس در یک نمونه ماهواره عملیاتی، با استفاده از تکنیک دیاگرام تطبیق، ابتدا مشخصات و ابعاد محموله اپتیکی، سپس ابعاد و جرم ماهواره و پس از آن قابلیت تولید گشتاور و ظرفیت مومنتوم چرخ های عکس العملی و مومنتومی تخمین زده شده است.
کلید واژگان: ماهواره چابک, سنجش از دور, قابلیت جاروب غیرفعال, محموله تصویربرداری, تعیین و کنترل وضعیت, سایزینگ عملکردی, دیاگرام تطبیقVery High Resolution Passive Scan Agile Earth Observation Satellites are able to maneuver around all their three body axes and scan the target area in different directions, simultaneously. The most stringent mid-level requirements which dominate their attitude determination and control subsystem performance are applied in detumbling and fine pointing modes. These performance requirements are maneuverability, agility, accuracy and stability. In this research, first, we derive the analytical and statistical relationships between quantitative criteria of mid-level requirements and spatial resolution as a high-level mission requirement, next the design drivers of reaction wheels are extracted consequently. Then the size, mass and consuming power of an operational satellite and the reaction wheels torque authority and momentum capacity is guesstimated based on its imaging payload size and specifications.
Keywords: Agile satellite, Remote Sensing, Earth Observation, Passive Scan, imaging payload, Attitude determination, control subsystem, Performance Sizing, Matching Diagram -
natural periodic orbit attitude behavior of satellites in three-body problem in the presence of the oblate primariesThe main purpose of this article is to examine the periodic coupled orbit-attitude of a satellite at restricted three body problem considering both primaries oblateness perturbations. The proposed model was based on a simplified coupled model meaning that the time evolution of the orbital state variables was not a function of the attitude state variables. Since, the problem has no closed-formed solution, and the numerical methods must be used, so the problem can have different periodic or non-periodic responses to the initial conditions. The initial guess vector of the coupled model’s states was introduced to achieve the optimal initial conditions leading to the periodic responses, and then the P-CR3BP coupled orbit-attitude correction algorithm was proposed to correct this initial guess. Since, the number of periodic solutions is restricted; the suitable initial guess vector as the inputs of the coupled orbit-attitude correction algorithm increases the chances of achieving more accurate initial conditions. The initial guess of orbital states close to the initial conditions of the P-CR3BP periodic orbit, along with initial guess vector of attitude dynamics states with Poincaré mapping was suggested as the suitable initial guess vector of the coupled model.Keywords: Oblate Primaries, Perturbed Periodic Orbit-Attitude Behavior, Three-body problem, Libration points, natural motion
-
طراحی و تحلیل حساسیت یک مدار عملیاتی برای کاربردهای پایش زمین در نبود امکان تزریق به مدار خورشیدآهنگ
در این مقاله به بررسی ، طراحی و تحلیل حساسیت یک مدار عملیاتی برای ماموریت های پایش زمین در مدار غیر خورشیدآهنگ پرداخته شده است. مدارهای خورشیدآهنگ گزینه اصلی استقرار ماهواره های پایش زمین هستند، اما در نبود امکان دستیابی به چنین مدارهایی گزینه های دیگری نیز قابل بررسی هستند که شامل مدارهای چند خورشیدآهنگ با قابلیت تکرار رد زمینی می شوند. در اینجا با توجه به ارتفاع و شیب مداری دردسترس، مجموعه ای از این نوع مدارها با درنظر گرفتن ماموریت تعریف شده طراحی می شوند. به این منظور با تشکیل یک مسئله جستجو مقید، و با درنظر گرفتن قیدهای مربوط به ویژگی چند خورشیدآهنگی و تکرارشوندگی رد زمینی، به جستجوی مشخصه های مداری پرداخته شده است. در ادامه با هدف شناسایی محدوده مجاز در خطای تزریق مداری تحلیل حساسیت ویژگی های این مدارها نسبت به عدم قطعیت های دقت تزریق طی مطالعه موردی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.
کلید واژگان: مدار چند خورشیدآهنگ, ماموریت پایش زمین, تکرار رد زمینی, تحلیل حساسیت, عدم قطعیت -
استفاده از تجهیزاتی کارآمد با هدف کاهش جرم و افزایش کارایی در زیرسیستم کنترل گرمایی ماهواره های کوچک ضروری است. رادیاتورهای هوشمند ابزاری مفید در این زمینه می باشند. ضریب صدور این رادیاتورها به صورت تابعی از دما یا ولتاژ تغییر می کند که باعث کاهش توان مصرفی گرمکن ها می شود. در مقاله حاضر ابتدا رفتار عملکردی رادیاتور هوشمند مدل سازی می شود و سپس در طراحی زیرسیستم کنترل گرمایی یک ماهواره کوچک مورد استفاده قرار می گیرد و نتایج آن با رادیاتورهای ساده مقایسه می شود. برای اعمال فرآیند کنترل گرمایی نیز از روش تناسبی_انتگرالی غیرخطی استفاده شده است. در این روش دمای هربخش به عنوان متغیر حالت و گرم کننده ها به عنوان عملگر در نظر گرفته شده اند. نتایج نشان می دهند که استفاده از کنترلگر تناسبی-انتگرالی غیر خطی نسبت به مدل کلاسیک آن نتایج بهتری می دهد. همچنین نتایج نشان می دهد که استفاده از رادیاتور هوشمند بطور چشم گیری باعث کاهش مصرف توان توسط گرمکن ها می شود. به نحوی که برای باتری در حدود 7% و برای صفحه بالایی حدود 27% توان مصرفی گرمکن کاهش یافته است.
کلید واژگان: ماهواره, زیرسیستم کنترل گرما, رادیاتور هوشمند, کنترلگر تناسبی-انتگرالی غیرخطی, ضریب صدورIn order to reduce the weight and increase the efficiency of thermal control subsystem of the small satellites, employing efficient equipment is necessary. Smart radiator is one of the useful equipment in this field. Emission coefficient of these radiators change as a function of temperature or voltage. These variations cause heaters consumption power to be decreased in satellites. In this study, smart radiator is simulated and used in a thermal control subsystem of a small satellite. The result is compared to a conventional radiator. Non-linear proportional-integral method is employed to control the temperature. In this method, each part temperature is considered as state variable and heaters are considered as operators. Simulation results show that non-linear proportional-integral control method has better performance in decreasing the overshoot and settling time in comparison with the linear proportional-integral control method. Besides, smart radiators cause heaters consumption power to be declined. In a way that for the battery about 7% and for the top plate about 27% of the heater power consumption has been reduced.
Keywords: satellite, Thermal control subsystem, Smart radiator, Non-linear proportional-integral controller -
با توجه به ویژگی های منحصر به فرد مدار زمین آهنگ و اهمیت استقرار یک ماهواره در این کریدور پروازی، بررسی تاثیر اغتشاشات محیطی بر المان های مداری و اصلاح المان های مداری اغتشاش یافته در راستای افزایش طول عمر و عملکرد یک ماهواره در مدار مذکور امری ضروری است. یک ماهواره در مدار زمین آهنگ همواره در معرض نیروهای اغتشاشی محیطی متعددی نظیر نیروی گرادیان گرانشی زمین، جاذبه ماه و خورشید، فشار تشعشعات خورشیدی و غیره قرار دارد. به همین دلیل دایما از مسیر اصلی خود منحرف شده و نیاز به بررسی تاثیر اغتشاشات محیطی بر المان های مداری داشته تا بتوان به درستی اصلاح پارامترهای مداری اغتشاش یافته را انجام داد. برای دست یابی به اهداف فوق در این مقاله سعی شده تا با شبیه سازی رفتار دینامیک انتقالی ماهواره در حضور اغتشاشات محیطی، تاثیر هر یک از شتاب های اغتشاشی بر ویژگی های مداری بررسی شود. سپس با بهره گیری از الگوریتم ژنتیک و منطق فازی سعی شده تا منطق اصلاح المان های مداری به نحوی اصلاح گردد که ماهواره در طی طول عمر ماموریتی خود در پنجره مداری محدود خود باقی بماند. راهکار پیشنهادی موجب بهبود اثربخشی عملیاتی حل مسیله جهت حفظ موقعیت ماهواره با معیار کمینه سازی مصرف سوخت شده است. نتایج مطالعات موردی طی شبیه سازی های انجام پذیرفته موید توانمندی رویکرد پیشنهادی در برآورده سازی قیود و الزامات عملکردی مانور حفظ موقعیت موردنظر می باشد.
کلید واژگان: مانور حفظ جایگاه, مدار زمین آهنگ, اغتشاشات محیطی, منطق فازیDue to the unique characteristics of the geo-synchronous orbit and the importance of establishing a satellite in this flying corridor, it is necessary to investigate the effect of environmental disturbances on the orbital elements and to maintain the satellite orbital elements in order to increase the longevity and operation of a satellite in this orbit. A satellite in earth orbit is also always exposed to various environmental disturbances such as earth gravity gradient force, gravity of the moon and sun, solar radiation pressure, and so on. For this reason, it is constantly deviating from its original path and needs to study the effect of environmental disturbances on the orbital elements in order to properly correct the disturbed orbital parameters. To achieve the above goals, in this paper, we try to investigate the effect of the environmental perturbations on the orbital characteristics by simulating the satellite translational dynamic behavior in the presence of environmental disturbances. Then, utilizing the genetic algorithm and fuzzy logic approach, an attempt was made to modify the compensation logic of the orbital elements correction, so that, the satellite may be forced to remain in its limited operational orbital window during the mission lifetime. The proposed method could improve the problem-solving operational effectiveness to maintain the position of the satellite with the criterion of minimizing fuel consumption. The case study simulation results may indicate the capability of the proposed approach in satisfying the performance requirements of the satellite station-keeping maneuver.
Keywords: Station Keeping maneuver, Geostationary orbit, Environmental Disturbances, Fuzzy logic -
در این مقاله، شناسایی شرایط اولیه مدارهای متناوب لیاپانوفی در مساله سه جسم محدود شده دایروی در حضور اغتشاشات پخیدگی هر دو جسم اصلی، با استفاده از نگاشت پوانکاره انجام خواهد شد. بدین منظور ابتدا معادلات حاکم بر حرکت مداری ماهواره در حضور اغتشاشات پخیدگی با استفاده از مکانیک لاگرانژی استخراج می گردد. باتوجه به عدم وجود هرگونه حل حلقه-بسته برای معادلات استخراج شده، باید از روش های حل عددی استفاده شود. بنابراین وابسته به شرایط اولیه پارامترهای حالت، مساله می تواند دارای پاسخ های متناوب و غیر-متناوب باشد. شرایط اولیه مناسب به منظور یافتن پاسخ های متناوب در مطالعات قبل توسط یک حل تخمینی از معادلات حرکت مساله سه جسم محدود شده توسط روش مانده و استفاده از یک الگوریتم اصلاح مداری به دست می آمد که نیازمند محاسباتی پیچیده بود. به همین علت، در این مقاله استفاده از نگاشت پوانکاره به منظور یافتن شرایط اولیه مناسب مدارهای لیاپانوفی پیشنهاد می گردد. استفاده از این روش مزیت کم کردن ابعاد سیستم، به ابعاد مورد مطالعه تحقیق و عدم نیاز به استفاده از محاسبات پیچیده ریاضی را به همراه دارد. مرکز و مرزهای جزایر تشکیل شده در این نگاشت به عنوان حدس های اولیه مناسب به منظور ملاقات پاسخ های متناوب قلمداد می گردد. به منظور صلاحیت سنجی روش ذکر شده، در نهایت مدارهای لیاپانوفی با استفاده از حدس های اولیه استخراج شده از نگاشت پوانکاره رسم خواهد گردید که گویای اعتبار روش ذکر شده خواهد بود. همچنین به منظور نشان دادن تاثیر اغتشاشات مقایسه ای میان شرایط اولیه مدارهای لیاپانوفی در مدل دارای اغتشاش و ساده، انجام خواهد شد.کلید واژگان: نگاشت پوانکاره, اغتشاش پخیدگی, مساله سه جسم, مدارهای متناوب لیاپانوفیThe study was done to identify periodic Lyapunov orbits in the presence of the primaries oblateness applying Poincaré map at the restricted three-body. Governing equations of the PRTBP orbital motion were derived using principles of the Lagrangian mechanics. Since the governing equations have no closed-form solution, so the numerical method must be applied. So the problem can have different periodic or non-periodic responses to the initial conditions. The proper initial conditions were obtained from combining the third-order approximation of the Unperturbed Restricted Three-Body Problem and the orbital correction algorithm in previous researches. This method required complex and time-consuming mathematical calculations. Therefore, in this paper, the suitable initial conditions of periodic Lyapunov orbit are suggested to identify with the Poincaré map. Poincaré maps are a valuable tool for capturing the dynamical structures of a system, such as periodic solutions via a discrete and lower-dimensional representation of the dynamical flow. The center and boundaries of the islands created in this map are considered as suitable initial conditions to meet the periodic responses. To validate the proposed method, the perturbed Lyapunov orbits family is plotted. Also, in order to illustrate the effect of perturbations, the initial conditions of the perturbed and unperturbed models are compared due to the same initial guess vectors.Keywords: Poincaré map, Oblate primaries, Lyapunov orbits, three-body problem
-
This paper deals with the problem of optimal selection of orbital parameters for an Earth observation mission in the absence of the possibility of injection into sun-synchronous orbit by considering the requirements and limitations of the mission and the satellite platform. By modeling the existing relationships between each of the three areas of orbit, mission and platform, the effects of changes in each of the parameters have been analyzed and tracked. One of the important advantages of the proposed solution is that in the process of optimal selection of relevant parameters, all aspects of the orbit, mission and platform are considered simultaneously. This, in turn, can lead to an implementable and operational option for accomplishing the mission. In evaluation of effects of changing orbital parameters on the mission characteristics and requirements of the satellite platform, a developed computer code has been used.Keywords: Optimal decision-making, Multi sun-synchronous orbit, Earth Observation mission, Repeat ground track, Satellite platform
-
In this study, Adaptive Network-Based Fuzzy Inference System (ANFIS) is presented with sensor data fusion approach to estimate satellite attitude. The active sensors are sun and earth sensors. Satellite attitude dynamic, including attitude quaternion and angular velocities are estimated simultaneously utilizing the measured values by the sensors. The Extended Kalman Filter (EKF) is employed to verify and evaluate the efficiency of the presented method. Additionally, the neural networks with Radial Basis Function (RBF) and Multi-Layer Perceptron (MLP) are also designed to prove the superiority of the proposed ANFIS network among the smart methods of sensor data fusion for satellite attitude estimation. Root Mean Square Error (RMSE) as a numerical criterion and graphical analysis of residues are utilized to evaluate the simulation results. The simulations confirm that the obtained estimations from ANFIS network have more accuracy in modeling of nonlinear complex systems compared to EKF, MLP and RBF networks. In general, using intelligent data fusion, especially ANFIS, reduces attitude estimation error and time in comparison to the classical EKF method.
Keywords: attitude estimation, Data Fusion, ANFIS, Extended Kalman Filter, Neural Network -
Journal of Aerospace Science and Technology, Volume:14 Issue: 2, Summer and Autumn 2021, PP 131 -140
In this study, the performance requirements influencing the orbital and attitude control system of a geostationary satellite in the station-keeping flight mode considering the coupling effect of both attitude and orbital motion is determined. Controlling and keeping the satellite in its orbital window have been done using a set of four thrusters located on one side of the satellite body, with considering the coupling effect of the attitude motion on orbital motion. The satellite’s orbital motion could be disturbed by the attitude motion in the allowable orbital window. The main factors conducting this behavior are derived utilizing the satellite attitude and orbital dynamic equations of motion. In the mathematical analysis of this study, the effects of environmental perturbations originating from the oblateness of Earth, third mass gravity like sun and moon, and solar radiation pressure on the satellite dynamic behavior are also considered. Afterward, the condition of using four installed thrusters on one side of the satellite and the reaction wheels in order to control the satellite orbital and attitude motion is investigated. To reduce the satellite attitude’s error, a proportional-derivative controller is employed to activate the reaction wheels properly. The satellite positions in north-south and east-west directions are controlled by a specific array of thrusters in order to maintain in its predefined orbital window. The required amount of velocity variations for a duration of one year via some simulation may demonstrate the effectiveness of the proposed approach in enhancing the orbital maintenance procedure of the satellite.
Keywords: Geostationary Orbit. Perturbation Forces, Attitude control, Coupling of Attitude, Orbital Dynamics, Orbital Control, Station-Keeping -
Journal of Aerospace Science and Technology, Volume:13 Issue: 2, Summer and Autumn 2020, PP 103 -113
In this paper, a new methodology to develop an optimum flying law using model predictive control algorithm for a third order non-minimum phase system is presented. The guidance law of the optimum line of sight strategy may be extracted for an ideal non-minimum phase control model of first, second and third order. Optimization algorithm of controller has been introduced and the simulation results for the non-minimum phase system is provided. The results indicate efficiency of the proposed controller in alleviating the adverse effect of the non-minimum phase system and the proposed method could be extended to use in other systems with higher order and complexity in online applications.
Keywords: Optimal flying law, Model predictive Control, Non-minimum phase system, Line of Sight -
In this paper, the effect of perturbations of oblate primaries in the Circular Restricted Three-Body Problem is studied, and the equations of satellite orbital motion in the Circular Restricted Three-Body Problem are developed by employing Lagrangian mechanics. Since the equations have no closed-form solution and numerical methods must be applied, the problem can have different periodic or quasi-periodic solutions depending on the equation's initial conditions of orbital state parameters. For this purpose, an algorithm named “orbital correction algorithm” is proposed to correct the initial conditions of orbital state parameters. The limited number of periodic orbits in the study environment indicates the algorithm’s need for suitable initial guesses as input. In the present paper, suitable initial guesses for orbital state parameters are selected from the third-order approximation of the Unperturbed Circular Restricted Three-Body Problem’s periodic solutions, increasing the chance of obtaining desired periodic solutions. The obtained perturbed and unperturbed periodic orbits are compared in order to understand the effect of perturbations. Adding the perturbations brings the study environment closer to the real environment and helps understand satellites' natural motion.Keywords: Three-body problem, Perturbations of oblate primaries, periodic solutions, Lagrangian points
-
Scientia Iranica, Volume:27 Issue: 3, May-Jun 2020, PP 1324 -1338In this paper, a new methodology has been proposed to enhance the conformal mapping applications in the process of optimum trajectory planning in Terrain Following (TF) and Terrain Avoidance (TA) Flights. The new approach uses the conformal mapping concept as a flattener tool to transform the constrained trajectory-planning problem with flight altitude restrictions due to the presence of obstacles into a regenerated problem with no obstacle and minimal height constraints. In this regard, the Schwarz–Christoffel theorem has been utilized to incorporate the height constraints into the aircraft dynamic equations of motion. The regenerated optimal control problem then is solved employing a numerical method namely the direct Legendre-Gauss-Radau pseudospectral algorithm. A composite performance index of flight time, terrain masking, and aerodynamic control effort is optimized. Furthermore, to obtain realistic trajectories, the aircraft maximum climb and descent rates are imposed as inequality constraints in the solution algorithm. Several case studies for two-dimensional flight scenarios show the applicability of this approach in TF/TA trajectory-planning. Extensive simulations confirm the efficiency of the proposed approach and verify the feasibility of solutions satisfying all of the constraints underlying the problemKeywords: Trajectory planning, Terrain Following (TF), Terrain Avoidance (TA), Low altitude flight, Schwarz–Christoffel mapping, Virtual Terrain Model (VTM), Optimal control, Direct pseudospectral method
-
رفع تداخل بین چند هواپیما در ارتفاع پایین با استفاده از نظریه بازی های دیفرانسیلی هدف اصلی این تحقیق است. رفع تداخل بین چند هواپیما، بصورت بازی دیفرانسیلی همکارانه با اطلاعات کامل و با استفاده از روش غیر حداقلی مورد بررسی می گیرد. در این تحقیق مسئله بصورت یک بازی دیفرانسیلی غیر خطی مقید مطرح و با استفاده از ترکیب وزن دار توابع هدف هواپیماهای متداخل به یک تابع هدف واحد تبدیل می گردد. تابع هدف بدست آمده به همراه تمام قیود عملکردی و محیطی با استفاده از روش شبه طیفی به صورت یک برنامه ریزی غیر خطی حل خواهد شد. دینامیک سه درجه آزادی جرم ثابت و با در نظر گرفتن قیود عملکردی برای مدلسازی تداخل بین هواپیماها استفاده می گردد. همچنین به منظور صحه سنجی، مسئله رفع تداخل در چهار مثال مختلف با استفاده از مشخصات عملکردی یک هواپیمای واقعی و براساس قوانین پرواز در ارتفاع پایین حل خواهد شد. در این مثال ها تاثیر ضرایب اولویت بر مسیر پروازی، بررسی موقعیت بهینه برای شروع مانور، تاثیر وجود مانع و محدودیت فضای پروازی در فضای دو بعدی و سه بعدی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج نشان می دهد که در رفع تداخل تعیین اولویت پروازی باعث تاثیر بر تلاش کنترلی و مسیر پروازی هر یک از هواپیماهای متداخل می گردد. این اولویت پروازی براساس نیاز خطوط هواپیمایی می تواند میزان تاخیر پرواز، تعداد مسافر و یا... باشد.کلید واژگان: رفع تداخل, بازی دیفرانسیلی, شبه طیفی, اولویت پروازی, مانع ثابتThe main goal of this research is the conflict resolution and collision avoidance between multi low altitude aircraft using differential game theory. The conflict resolution is investigated as a cooperative differential game using a non-inferior method. In this study, the problem is considered as a constrained nonlinear differential game and is transformed into a single objective function using the weighted combination of aircraft objective functions. The objective function obtained along with all functional and environmental constraints will be solved in nonlinear programming using the pseudo-spectral method. The three degrees of freedom with performance constraints are used to model the problem. Also for the validation, the problem of conflict resolution will be solved in four different examples using the performance characteristics of a real aircraft based on low altitude flight rules. In these examples, the impact of priority coefficients on the flight path, the impact of the presence and constraint of the flight space on two-dimensional and three-dimensional space will be examined. The results show that in order to resolution of conflict base on the flight priority, it affects the control effort and flight path of each of the conflicting aircraft. This flight priority can be based on the need for airlines, flight delay, number of passengers or etc.Keywords: Conflict Resolution, Differential Game, pseudo-spectral. flight priority. static obstacle
-
Scientia Iranica, Volume:26 Issue: 4, Jul-Agust 2019, PP 2506 -2523The design structure matrix (DSM) is a potent tool in the management of product design processes. Although the compactness and ability to represent design cycles are the main advantages of DSMs over existing traditional tools, the intact whole DSM is not always an understandable piece of information. To overcome this shortcoming, certain analyses have been proposed for a better understanding of the matrix in which partitioning and tearing have significant importance. There are several algorithms for these two analyses that mainly focus on a few rules of thumb. Although partitioning and tearing were originally developed for binary DSMs, they can be extended to numerical variants in which the work transformation matrix (WTM) is of the highest fame and application. In this paper, the authors have proposed an algorithm inspired by the formation of sugar crystals in saturated syrup for reordering the activities in a coupled block of activities (CBAs) based on their level of coupling. To implement this approach, a code was developed to achieve pseudo-optimum solutions. By using a discrete-time simulation, which was applied to an aerospace case study, it was demonstrated that the method produces restructured schemes of the WTM that are comparable/superior to the classical methods.Keywords: Coupled Block of Activities (CBA), Tearing, Partitioning, Work Transformation Matrix (WTM), Discrete-Time Simulation (DTS)
-
توسعه محصولات هوافضایی در کوتاه ترین زمان ممکن، از مهم ترین پارامترهای رقابتی در بازار به شمار می آید. این در حالی است که پیچیدگی ذاتی این محصولات سبب ایجاد چرخه های گسترده اطلاعاتی می شود که زمان تکمیل فرایند طراحی را به شکل چشم گیری افزایش می دهد. این واقعیت کاستن از زمان تکمیل در کنار حفظ کیفیت را به ضرورتی انکارناپذیر مبدل می کند. در این مقاله از طرح اجرایی با ریسک کمینه برای به سازی فرایند مفهومی طراحی بالگرد ترابری ای. اچ. 101، به عنوان مورد مطالعاتی، استفاده شده که برای مدیریت تکرارها و کاهش زمان تکمیل بر چارچوب ماتریس تبدیل کار استوار است. این طرح یک سیاست کاری را مطرح می کند که در آن وظایف طراحی با بیشترین سطح همگیری در گام های نخست طراحی مورد توجه قرار گرفته و با پیشرفت طراحی، دیگر وظایف به صورت تدریجی مورد توجه قرار می گیرند. جانمایه این طرح، چیدمان موثر وظایف طراحی در کنار کاستن از ریسک دوباره کاری است. نتایج شبیه سازی های زمان گسسته نشانگر برتری نسبی طرح پیشنهادی نسبت به مدل های رایج از منظر زمان تکمیل است. این در حالی است که در این روش در عمل ریسک بازخورد در پایین ترین سطح ممکن قرار می گیرد.کلید واژگان: ماتریس ساختار طراحی, ماتریس تبدیل کار, بهبود فرایند طراحی, ریسک کمینه, سیاست کاریDeveloping aerospace products in the shortest possible time is one of the most important market competitive parameters. Meanwhile, inherent complexity of these products leads to large information cycles that increase completion time, significantly. As a result, the shortest completion time beside acceptable quality becomes an inevitable necessity. In this paper, “Minimum-Risk Execution Plan (MREP)” is used to improve the conceptual design process of EH101 utility helicopter as the case study. The plan is formed around iteration management and reducing completion time in framework of Work Transformation Matrix (WTM). MREP is a work policy based on beginning with tasks with the highest couplings and by progressing the design process, adding the others in a gradual manner. The method can be described as the art of effective arrangement of design tasks while observing rework risk. Discrete-time simulation results show the supremacy of the proposed method over existing models in regard of completion time while the rework risk is maintained in the lowest possible level.Keywords: design structured matrix (DSM), work transformation matrix (WTM), design process improvement, minimum risk, work policy
-
مقدمههدف از کنترل تصفیه خانه های فاضلاب شهری، اتخاذ الگوریتمی است که در آن فرایند در شرایط عملیاتی مطلوبی کار کند و بدین منظور، به مدل ریاضی فرایند نیاز است. در مطالعه حاضر، پس از بیان مراحل ایجاد مدل شبیه ساز معیار شماره 1 (Benchmark Simulation Model No. 1 یا 1BSM) به صورت گام به گام، روش های عددی مناسب برای حل مدل شبیه سازی ارایه و موثرترین شاخص فرایند جهت ارایه راهبردهای کنترلی مشخص شد و در نهایت، رفتار فرایند در برابر شرایط آب و هوایی متفاوت مورد بررسی قرار گرفت.روش هامقادیر اولیه درون رآکتورها و لایه های زلال ساز با حل معادلات حالت هر یک از رآکتورها محاسبه گردید. با استفاده از روش حل عددی ترکیبی Euler و
Runge Kutta، مدل شبیه ساز 1BSM در نرم افزار MATLAB ایجاد شد و با اعمال شرایط آب و هوایی مختلف، رفتار فرایندی تصفیه خانه مورد بررسی قرار گرفت.یافته هابه کارگیری بیش از یک نوع روش حل عددی برای حل مدل شبیه سازی، به طور چشمگیری از حجم محاسبات اضافی و زمان می کاهد که این امر در کنترل کننده های پیش بین بسیار حایز اهمیت است. با اعمال راهبردهای کنترلی مختلف، به طور قطع نمی توان کیفیت تمام شاخص های فرایند را به یک میزان بهبود بخشید.نتیجه گیریشاخص های نیتروژن دار فرایند و به خصوص غلظت نیتروژن آمونیاکی، موثرترین شاخص راهبری فرایند لجن فعال محسوب می شود. این فرایند در برابر شرایط نامتعارف، حدود تخلیه استاندارد 5-day Biological Oxygen Demand (BOD5) ، Chemical Oxygen Demand (COD) و Total suspended solids (TSS) را با اختلاف معنی دار از حد تعیین شده رعایت می کند و تنها در شاخص نیتروژن تخطی وجود داشت. از مدل مفروض که برای نخستین بار در کشور ایجاد شده است، می توان برای مقاصد مختلف در زمینه های شناخت و راهبری فرایند بهره برد.کلید واژگان: مدل شبیه ساز, فاضلاب, اغتشاش, راهبری, فرایند تصفیهBackgroundThe main goal of controlling urban wastewater treatment plants is to adopt an algorithm in which the process works in optimal operating conditions. For this purpose, we need to use the process mathematical model. In this study, the steps of building the enchmark Simulation Model No. 1 (BSM1) were presented step by step. Appropriate numerical methods were proposed for solving the simulation model, and the most effective parameter of the process was determined to provide control strategies. Finally, behavior of the process was examined against different weather conditions.MethodsThe initial values inside the reactors and the clarifier layers were calculated by solving the state equations of each reactor. Using the Euler and Range Kutta hybrid numerical approach, the BSM1 simulating model was created in MATLAB environment. By applying different weather conditions, the behavior of the treatment process was investigated. Findings: Applying more than one numerical solution to solve the simulation model reduced significantly the amount of additional calculus and time, as a very important item in predictive controlling systems. Make use of different control strategies, necessarily do not improve the quality of all process parameters.ConclusionNitrogen-containing parameters, especially ammonia nitrogen, are the most effective control parameters in activated sludge process. This process complies effluents standard limits of chemical oxygen demand (COD), 5- day biological oxygen demand (BOD5), and total suspended solids (TSS) with significant difference. Only in nitrogen parameter, we see some violations of the standard. The model that is created for the first time in the country can be used for different purposes in the fields of process recognition and operation.Keywords: Simulation model, Waste water, Disturbance, Operation, Treatment -
در این مقاله، کنترل وضعیت ماهواره با استفاده از ترکیب چرخ عکس العملی و تراستر مورد بررسی قرار می گیرد. پس از استخراج معادلات حاکم بر دینامیک وضعیت ماهوراه، از روش کنترلی PID برای تعیین گشتاور کنترلی مناسب استفاده می شود. با در نظر گرفتن مدل و قیود حاکم بر چرخ عکس العملی، مومنتوم زاویه ای و گشتاور اعمالی چرخ های عکس العملی به دست آمده و برای شرایط اولیه مختلف آنالیز می گردد. نتایج به دست آمده نشان می دهد تا زمانی که چرخ ها اشباع نشده اند ، کنترل وضعیت با استفاده از چرخ ها با دقت مناسب صورت می گیرد ولی با اشباع چرخ ها کنترل وضعیت به درستی صورت نگرفته و زوایای اویلر به شدت افزایش می یابد. برای اشباع زدایی چرخ ها از تراستر استفاده می شود به طوریکه هم مومنتوم زاویه ای چرخ ها کاهش یابد و هم وضعیت ماهواره به مقدار مطلوب کنترل شود. سه استراتژی مختلف برای کاهش دور چرخ ها با روش های PWM و PWPF ارائه شده و نتایج مقایسه شده و روش مناسب برای کنترل وضعیت و از اشباع خارج ساختن چرخ های عکس العملی ارائه می گردد. نتایج این مقاله می تواند برای کنترل وضعیت ماهوراه های مشابه نیز مفید واقع شود.کلید واژگان: ماهوراه, زمین آهنگ, کنترل وضعیت, چرخ عکس العملی, اشباع, تراسترIn this paper, the combination of reaction wheels and thrusters is applied to attitude control of a satellite. First, governing equations of satellite attitude dynamics are given using quaternion and PID controller is designed based on the satellite quaternion to determine the applied control torque. By applying the reaction wheels physical constraints such as its maximum torque, its maximum momentum and maximum power on the desired torque, reaction wheels angular momentums and torques are found. The obtained results show that the unsaturated reaction wheels capabilities in attitude control. Results also show that the wheels saturation leads to error in control and increases the Euler angles and quaternions. Satellite thrusters are utilized to reaction wheels de-saturation and attitude control simultaneously. Three different strategies are proposed in this paper for wheels de-saturation using thrusters. Two well known methods, pulse width modulator (PWM) and pulse width pulse frequency (PWPF) modulator are used to attitude control using thrusters. All methods are compared together and the optimal method is proposed for the satellite attitude control. This paper results can be useful in design and control of different class of satellites.Keywords: Satellite, Attitude Control, Reaction Wheel, Saturation, Thruster
-
در مقاله حاضر، مسئله طراحی مسیر یک وسیله پرنده به منظور اجتناب از برخورد با عوارض زمینی و با قید محدود بودن دامنه ارتفاع در یک دالان پروازی متاثر از شکل پستی و بلندی های زمین مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بهبود قابلیت تعقیب پذیری مسیر طراحی شده، باتوجه به ویژگی های عملکردی وسیله پرنده، اثر دو پارامتر عملکردی بیشینه نرخ صعود و بیشینه نرخ افزایش زاویه مسیر پرواز وسیله پرنده در الگوریتم حل وارد شده است. در این راستا، کمی سازی معیار عملکرد سیستم، طی تعریف تابع های هزینه مختلف جهت کمینه سازی زمان عملیات، تلاش کنترلی و شتاب عمودی وارد بر وسیله پرنده انجام پذیرفته است. مدل سازی ریاضیاتی عوارض زمینی که به عنوان خط سیر مکانی تهدید محسوب می شود از راهکار چند جمله ای توانی جهت هموارسازی پیاده سازی شده است. در نهایت جهت حل مسئله از تئوری کنترل بهینه و راهکار برنامه ریزی غیرخطی استفاده شده است. ارزیابی مطالعات موردی و شبیه سازی های عددی صورت پذیرفته موید کارایی راهکار پیشنهادی برای حل مسئله برنامه ریزی مسیر در مانورهای پروازی با الزام ارتفاع پایین جهت تعقیب و اجتناب از خطرات مستقیم و غیر مستقیم محیطی است.کلید واژگان: طراحی مسیر, تعقیب عوارض زمین, پرواز اجتناب از عوارض زمین, کنترل بهینه, دالان پروازیIn the present paper the problem of designing a flying vehicle trajectory to avoid the collision with Terrain by limiting the flight range in a flight corridor influenced by the shape of the terrain has been investigated. In order to improve the traceability of the designed trajectory, considering the performance characteristics of the aircraft, the effect of two performance parameters including of the maximum rate of climb and the maximum increasing rate of the flight path angle, are considered in the solution algorithm. In this regard, the quantification of the system performance, has been implemented during the definition of different cost functions to minimize the operating time, control effort and vertical acceleration imposing on the aircraft. Mathematical modeling of the terrain which is considered as the route location of the threat, has been implemented using a power polynomial solution for smoothing. Finally, optimal control theory and nonlinear programming approach are utilized to solve the defined problem. The evaluation of case studies and numerical simulations confirmed the effectiveness of the proposed approach to solve the planning problem in flying maneuvers with low altitude requirements for follow and avoidance of direct and indirect environmental hazards.
-
در این مقاله اثر اندرکنش معادلات دینامیکی حرکت انتقالی و حرکت وضعی ماهواره با هدف طراحی آرایش پروازی در فاز ورود به پنجره ی مداری و تقرب به موقعیت نامی عملیاتی تعریف شده در مدار زمین آهنگ بررسی شده است. در این راستا ابتدا معادلات دینامیکی و سینماتیکی ماهواره مورد مطالعه قرار گرفته اند. سپس با درنظر گرفتن ماهواره به عنوان جسمی صلب، اثر متقابل دینامیک حرکت انتقالی و وضعی ماهواره در تقرب به موقعیت نهایی در مدار هدف استخراج شده است. بر خلاف مطالعات مشابه، که در آن ها از ساده سازی هایی نظیر فرض مدار هدف دایروی و یا خطی سازی معادلات دینامیکی استفاده شده است، تحلیل های ارائه شده در این نوشتار برمبنای کلی ترین حالت معادلات حرکتی غیرخطی است. معادلات کوپل شده ی ارائه شده در فاز تقرب به موقعیتی معین در مدار زمین آهنگ با احتساب شرایط وضعی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته و بر اساس نتایج به دست آمده سناریو و الزامات متفاوتی در تقرب به موقعیت هدف در پنجره ی مداری و در حضور ماهواره های دیگر ارائه شده است. موقعیت و وضعیت ماهواره با استفاده از سیستم مبتنی بر منطق کنترلی PD با بهره های کنترلی بهینه شده بر اساس الگوریتم بهینه سازی PSO با هدف کمینه سازی تلاش کنترلی و مصرف سوخت ماهواره و نیز افزایش طول عمر عملیاتی ماهواره، کنترل شده است و نتایج شبیه سازی های ارائه شده مبین کارآیی مناسب طرح پیشنهادی است.کلید واژگان: آرایش پروازی, فاز دریفت, مدار زمین آهنگ, کنترلر PD, الگوریتم بهینه سازی PSOThis paper investigates effect of coupling of satellite translational dynamics and rotational kinematic aiming to design of geosynchronous satellite formation flying at drift phase to the determined operational nominal position at the orbital window in the geosynchronous orbit. Firstly, dynamical and kinematical equations of satellite, and then, the interaction of translational and rotational motion at drifting to the final position at the target orbit by considering satellite as a rigid object have been studied. Despite of similar studies utilized simplifications such as circular assumption of target orbit or various linearization methods, presented analysis of this paper are based on the general form of nonlinear translational equations. According to acquired results of investigating the coupled dynamics at the drift phase to the determined position at the orbital window by considering different attitudinal situations, drift considerations and procedure in presents of other satellites at the orbital window have been presented. Position and attitude of satellite have been controlled by utilization of PD control law associated with the optimized gains based of PSO optimization algorithm aiming to minimizing control effort and fuel and consequently minimizing fuel consumption and increasing satellite operational life. Acquired results from simulations represent effectiveness of the proposed methodology.Keywords: Flying Formation, Drift Phase, Geosynchronous orbit, PD Controller, PSO Optimization Algorithm
-
در این مقاله، مسئله مانور انتقال مداری کمینه زمانی هم صفحه با تراست کم با رهیافت کنترل بهینه فازی حل شده است. معادلات دینامیک مسیر برای مدارهای شبه دایروی به فرم گوسی از دسته معادلات لاگرانژ بیان می شود. با استفاده از تکنیک میانگین گیری تحلیلی، فرم مطلوب معادلات دینامیکی مسئله انتقال مداری هم صفحه با بزرگی شتاب ثابت حاصل می شود. پس از آن با استفاده از روش گسسته سازی اولر، تمامی معادلات دینامیکی تفاضلی، تابع عملکرد و قیود پایانه مسیر در یک فرم گسسته بیان می شوند. با استفاده از مفهوم تابع عضویت فضای فازی، مسئله کنترل بهینه کلاسیک مبتنی بر تابع عملکرد و قیود پایانه مسیر همراه با عدم قطعیت و نامعینی، تماما به فضای فازی منتقل می شوند. سپس با معرفی متغیرهای کمکی تمامی روابط نامساوی به شروط تساوی تغییر می یابند. در ادامه به کمک راهکار بلمن -زاده مسئله کنترل بهینه به یک مسئله بهینه-سازی پارامتری تبدیل می شود که برای حل آن از روش بهینه سازی لاگرانژ استفاده می شود. در نهایت دستگاه معادلات جبری غیرخطی حاصل از تشکیل شروط لازم بهینگی با روش برنامه ریزی غیرخطی حل می شود. صحت سنجی نتایج حاصل از حل عددی بهینه فازی با نتایج تحلیلی دردسترس نشان از کارآمدی راهکار ذکرشده در بهینه سازی یک مسیر انتقال مداری در حضور عدم قطعیت و نامعینی ها دارد. اگرچه رویکرد کنترل بهینه فازی در زمره روش های حل مستقیم مسائل کنترل بهینه فازی جای می گیرد، اما از معایب آن ها نظیر نفرین ابعادی و حجم محاسباتی سنگین به دور بوده و با به کارگیری رویکرد فازی و تجربیات خبره حل مسئله می تواند ساده تر نیز حاصل شود.کلید واژگان: مانور انتقال مداری هم صفحه, مسئله کمینه زمانی, کنترل بهینه فازی, قیود پایانه مسیرIn this paper, minimum-time low-thrust planar orbit transfer problem is solved by fuzzy optimal control. Trajectory dynamic restricting assumptions and using analytical averaging method, the governing equations of orbit transfer problem in its desired form with constant acceleration magnitude is achieved. Then, using Euler discretization method, the whole differential dynamic equations, performance function and transversality conditions are represented in a discrete form. Calling membership function concept of fuzzy environment, this algorithm transfers classical optimal control including performance index and trajectory transversality conditions associated with uncertanities to fuzzy environment. Thereafter, introducing slack variables all the inequalities change to equality conditions. Applying Bellman-Zadeh approach, optimal control problem turns to parameter optimization problem which then is solved by Lagrange multipliers technique. Finally, solving the set of nonlinear algebraic equations made by optimality necessary conditions simultaneously is achieved by nonlinear programming method. Numerical fuzzy optimal control results are validated with available analytical results which show the priorities of this method in orbit transfer trajectory optimization in presence of uncertainities. FOC approach is categorized into direct methods for solving optimal control problems, while it is far from their defects e.g. curse of dimensionality and burdensome computational load so that it applies fuzzy approach and expert knowledge to simply solve the problems.Keywords: Planar Orbit Transfer Problem, Minimum, Time Problem, Fuzzy Optimal Control, Transversality Condition
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.