بهینه‌سازی انرژی در مود ضدآشفتگی ماهواره‌های مکعبی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک

یکی از چالش‌های بزرگ در ماهواره‌های مکعبی با ابعاد سه واحد و کوچک‌تر بهینه‌سازی مصرف انرژی الکتریکی است. پیاده‌سازی سناریوی مناسب برای این ماهواره‌ها با توجه به محدودیت تولید و ذخیره انرژی می‌تواند بسیار حائز اهمیت باشد. این مسئله با بهینه کردن زمان اجرای مودهای اصلی برای انجام ماموریت دست‌یافتنی است. در این مقاله هدف حداقل کردن مدت‌زمان اجرای مود ضدآشفتگی که به علت زمان طولانی آن مهم‌ترین نقش را در مصرف انرژی دارد- است. اگر مدت‌زمان کاهش یابد درنتیجه المان‌ها زمان کمتری روشن بوده و کاهش انرژی انجام خواهد شد. این هدف در سه گام اجرا خواهد شد: در گام اول به ازای شرایط سرعت زاویه‌ای متفاوت مود ضدآشفتگی اجرا و داده‌های آن جمع‌آوری خواهد شد. در گام دوم با استفاده از بانک داده‌های جمع‌آوری‌شده و با ابزار الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک، بهترین تابع بر بانک داده‌ها برازش خواهد شد. درنهایت در گام سوم این تابع اجراشده و نتایج بررسی و تحلیل خواهد شد؛ بنابراین، با استفاده از ابزار بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک تابعی برای مدت‌زمان اجرای مود عملیاتی ضدآشفتگی ارائه می‌شود. با تخمین مدت‌زمان اجرای مود ضدآشفتگی با توجه به سرعت زاویه‌ای ماهواره، تخمین مناسبی از کل مدت‌زمان اجرای سناریوی ماموریت ماهواره در دسترس بوده و باهدف کمینه شدن انرژی می‌توان در زمان مناسب اقدام به اجرای ماموریت کرد (اجرای مود ضدآشفتگی و سپس مود نشانه‌روی). نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که علاوه بر کاهش زمان اجرای مود ضدآشفتگی، در سرعت‌های پایین کاهش مصرف توان بسیار بالا و بیش از 95 درصد است و در سرعت‌های بالا حدود 30 درصد است. درنتیجه صحه‌گذاری روش بیان‌شده بر اساس شبیه‌سازی‌های انجام‌شده تاییدشده است.

energy optimization in detumbling mode of cubesat based on genetic algorithm

one of the challenges in cubesat with the dimensions of three units and smaller is the optimization of electrical energy consumption. this can be achieved by optimizing the execution time of the main mods to complete the mission. in this article, using the genetic algorithm optimization tool, an optimal function for the duration of the detumbling operational mode - which plays the most important role in energy consumption due to its long duration - is presented, according to which the energy consumption will be minimized for the mission. by estimating the duration of the detumbling mode according to the initial speed of the satellite, a suitable estimate of the total duration of the satellite mission scenario is available, and with the aim of minimizing the energy, the mission can be executed at the right time (running the anti-jamming mode and then the targeting mode). this method will be implemented in three steps: in the first step, according to different initial angular velocity conditions, the detumbling mode will be implemented and its time data will be collected. in the second step, using the available data bank and genetic optimization algorithm, the best function will be fitted to the data bank. finally, in the third step, this function will be executed and the results will be checked and analyzed.