پايدارسازي چرخش ماهواره به كمك عملگرهاي مغناطيسي و پياده‌سازي آزمايشگاهي آن توسط شبيه‌ساز مبتني بر ياتاقان هوايي

Satellite Spin Stabilization by Magnetic Torquers and Validation with Air-Bearing Simulator

در اين مقاله، كنترل چرخش ماهواره توسط عملگرهاي مغناطيسي با استفاده از قوانين كنترل «نرخ و محور چرخش» و «كاهش نرخ نوسانات» مورد بررسي آزمايشگاهي قرار گرفته است. ارزيابي اين قوانين كنترلي توسط «شبيه‌ساز سه‌درجه آزادي كنترل وضعيت ماهواره مبتني بر ياتاقان هوايي» انجام شده است. به علت محدوديت‌هاي ذاتي شبيه‌ساز، نتايج تست آزمايشگاهي تنها در راستاي يك محور قابل رؤيت است. بنابراين براي ارزيابي دقيق سه‌محوره اين قوانين، ابتدا با مدل‌سازي معادلات ديناميكي و سينماتيكي شبيه‌ساز و مقايسة نتايج شبيه‌سازي با نتايج تست آزمايشگاهي، به ارزيابي مدل‌سازي پرداخته مي‌شود. پس از اثبات صحت مدل‌سازي، شبيه‌سازي سه‌محوره قوانين‌كنترلي انجام مي‌شود. از آنجا كه مدل اعتبارسنجي شده مبناي يكساني با معادلات مدل ماهواره دارد و تنها تمايز آن در گشتاور اغتشاشي ناشي از فاصله مركز جرم با مركز دوران است، مي‌توان از امكان كنترل سه‌محوره ماهواره با اين قوانين كنترل اطمينان حاصل كرد. نتايج تست‌ها نشان‌دهندة عملكرد مناسب اين قوانين كنترلي است.

In this paper, magnetic spin control using Spin and B-dot control laws have been studied in a lab environment. Evaluation of this control laws is done by a "three degrees of freedom air-bearing simulator". Due to the inherent simulator limitations, laboratory test results are visible only on one axis. Therefore, to evaluate these three-axis laws precisely, evaluation modeling is discussed by comparing the simulator dynamic and kinematic equations with the results of laboratory experiments. After evaluation of the modeling process, simulation of three-axis control law is conducted. Since the validated model shares same basis with satellite model equations except the torque disturbances caused by the distance between the center of the mass and the center of the rotation, it can be assured that these control laws are suitable for three-axis control of a satellite. Test results indicate appropriate performance of control laws.