شناسایی دینامیک آنتن ماهواره به صورت تجربی

در این مقاله به صورت تجربی به شناسایی دینامیک حاکم بر آنتن ماهواره کیوب‌ست و استخراج پارامترهای فیزیکی آن پرداخته می‌شود. برای این منظور آنتن ماهواره به صورت یک تیر هوشمند مجهز به یک سنسور پیزوالکتریک خمشی در نظر گرفته شده و مدل ریاضی حاکم بر آن بر اساس معادله تیر اویلر-برنولی و با در نظر گرفتن معادلات حاکم بر کوپلینگ الکترومکانیکی سنسور پیزوالکتریک استخراج می‌شود. معادلات مشتقات جزئی بر اساس مود ارتعاشی اول تیر و با استفاده از روش گالرکین یه یک معادله دیفرانسیل تیدیل می‌شود که پارامترهای میرایی و فرکانس طبیعی آنتن نامعلوم می‌باشد. با انجام تست‌های تجربی و ثبت نتایج با سنسور پیزوالکتریک، پارامترهای مجهول آن مانند میرایی و فرکانس طبیعی استخراج شده است. برای محاسبه میرایی از روش حداقل مربعات خطا و برای تعیین فرکانس از تبدیل فوریه سیگنال خروجی استفاده می‌گردد. مقایسه نتایج به دست آمده از مدل با نتایج تجربی نشان مدل می‌دهد مدل ریاضی در تعیین دامنه ارتعاشات آنتن دارای خطای کمتر از 10% و هم‌چنین برای تعیین فرکانس ارتعاشات دارای خطای کمتر از 1% بوده و می‌توان از این مدل در تعیین رفتار دینامیکی آنتن در شرایط مختلف ماهواره استفاده نمود. نوآوری اصلی این مقاله ارائه یک متدلوژی مشخص برای شناسایی دینامیک آنتن ماهواره با استفاده از سنسور پیزوالکتریک و استخراج پارامترهای نامعلوم آنتن با ترکیب روش حداقل مربعات خطا و تیدبل فوریه می‌باشد

experimental identification of satellite antenna dynamics

in all types of satellites, communication systems are utilized for data transmission between satellite and ground stations. pointing the communication antennas to the ground is necessary for the correct mission transmission information. the vibration of the satellite antenna leads to the deform antenna pattern, creating noise and reduction of connection quality. moreover, working the attitude control actuators near the antenna’s natural frequency leads to its resonance and large amplitude vibration in the antenna and satellite structure. thus it is necessary to identify the satellite antenna dynamic behavior as natural frequency and damping ratio. in this paper the satellite antenna is intended as a smart beam, based on the free vibration of clamped-free beam shape of satellite antenna and sensing its vibration by the piezoelectric sensor, its dynamic characteristic as damping and frequency is identified and verified by comparing the results with experimental ones. the considered mathematical model has very accurate and this model can be used to determine the dynamic behavior of the antenna in different satellite secondary structures.