استفاده از بستر یاتاقان هوایی و عملگر رانشگر گاز سرد برای شبیه‌سازی دینامیک وضعیت ماهواره

ارایه روندنمای طراحی و ساخت شبیه ساز دینامیک وضعیت ماهواره که به منظور صحت سنجی الگوریتم های کنترلی موجود، توسعه روش های کنترلی جدید، تست زیرسامانه های ماهواره و آموزش کاربران در حوزه پایداری و کنترل وضعیت سامانه های فضایی به کار گرفته می شود، هدف این پژوهش است. این شبیه ساز دمبلی شکل، بر پایه یک یاتاقان هوایی تمام کروی قرار گرفته و می تواند بستر کاملاً بدون اصطکاک و گشتاورآزاد را برای شبیه سازی محیط عملکردی فضاپیما ایجاد کند. مجموعه رانشگرهای گاز سرد، حسگر وضعیت، پردازشگر مرکزی، مکانیزم های بالانس، واحد تامین انرژی و یاتاقان هوایی زیرسامانه های اصلی این شبیه ساز هستند که در تعامل با یکدیگر، امکان انجام تست های عملیاتی بر روی آن را فراهم می نمایند. استخراج ساختار طراحی همه جانبه این سامانه و کلیه زیرسامانه های آن، که قیود ماموریتی، الزامات عملکردی و محدودیت های شبیه سازی بر روی زمین را لحاظ کرده باشد، امری پیچیده و زمان بر بوده و نیازمند درنظرگرفتن ارتباطات گسترده زیرسامانه ها است. لذا در این مقاله، ضمن استخراج ماتریس ارتباط متقابل زیرسامانه-ها، روندنمای طراحی و ساخت هریک از آن ها مورد اشاره قرار خواهد گرفت. در ادامه، نحوه مدل سازی ریاضی حرکت وضعی شبیه ساز با استفاده از عملگر رانشگرهای گاز سرد که در مود روشن-خاموش کار می کنند، مورد بررسی قرار خواهد گرفت و معادلات استخراج شده برای بالانس سامانه به کمک خروجی های حسگر، ارایه خواهد شد. در انتها نیز نتایج برخی از تست های عملیاتی که با استفاده از این شبیه ساز انجام پذیرفته است، مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت.