اندازه‌گیری و مدل‌سازی اغتشاشات چرخ عکس‌العملی ماهواره با استفاده از سنسور شتاب و نیرو

چرخ‌ عکس‌العملی، یکی از حساس‌ترین ادوات مربوط به رانشگرهای فضایی است که به راحتی دستخوش اغتشاشات می‌شود. حفظ وضعیت ماهواره و توانایی در کنترل آن به دلیل پرهزینه بودن پروژه‌های طراحی و ساخت، یکی از مهم‌ترین مسایل مطرح‌شده این روزها می‌باشد. برای بهبود این روند، شناسایی و مدل‌کردن اغتشاشات و تحلیل تاثیرات آن بر پارامترهای سیستم جهت شناسایی و نقطه‌یابی نقص، از اهمیت بسیاری برخوردار هستند. در نتیجه شناسایی و تخمین دقیق اغتشاشات واردشده بر چرخ‌های عکس‌العملی و بررسی تاثیر این ورودی‌های نامعین بر متغیرهای حالت سیستم، امری ضرروی برای آشکارشدن وضعیت داخلی فضا‌پیما و شناسایی نقص آن است. به همین سبب در این مقاله از یک رویتگر جدید جهت تخمین بردار ورودی نامعین اغتشاش و بردار حالت سیستم استفاده شده است. در این راستا با در نظر گرفتن دینامیک میکرواغتشاش متغیر با زمان آنبالانس چرخ، ماتریس‌های طراحی رویتگر پیشنهادی در هر لحظه از زمان را با انجام یک سری محاسبات نامساوی‌های ماتریسی (lmi) به دست می‌آوریم که همگرایی و پایداری خطای تخمین این روش بر اساس قضیه لیاپانوف اثبات گردیده است. سپس نتایج طی یک سری شبیه‌سازی در نرم‌افزار matlab با مشخصه تخمین ورودی بردار نامعین و بردار حالت مدل میکرواغتشاش، در بخش چهار ارائه می‌شوند.

Measuring and Modeling Satellite Reaction Wheel Disturbances Using Acceleration and Force Sensors

The reaction wheel is one of the most sensitive devices used in spacecraft, which is easily disturbed. Nowadays, maintaining the status of the satellite and the ability to control it, is one of the most important issues due to the costly design and construction of such projects. To improve this process, identifying and modeling perturbations and analyzing their effects on system parameters to spot the defects, are very important. As a result, accurate identification and estimation of perturbations on reaction wheels through studying the effect of input uncertainty on the system state variables is necessary to reveal the internal condition of the spacecraft and identify its defects. For this reason, in this paper, a new observer is designed to estimate the uncertain perturbation and the system state vector. In this regard, by considering the dynamics of variable microturbulence with wheel imbalance time, we obtain the proposed observer’s design matrices at any time by performing a series of linear matrix inequality (LMI) calculations that converge and stabilize the estimation error based on Lyapuanv theorem. Then, the results are presented in a series of simulations in MATLAB software included the characteristic of estimated uncertain inputs and state vector of microturbulence model, in section four.