شبيهساز سه درجه آزادي ماهواره

بسياري از تلاش هاي انجام شده در بحث کنترل وضعيت ماهوارهها در کشور، به شبيه سازيهاي کامپيوتري يا آزمايش هاي ثابت درآزمايشگاه ها محدود شده که اين امر بدليل کمبود سخت افزارهاي شبيه سازي محيط عملکردي ماهواره، عدم توانايي در ساخت زيرسيستمهاي تعيين و کنترل وضعيت آنها و در عين حال هزينه گزاف تهيه اين سيستمها از کمپانيهاي خارجي مي باشد.

 

طراحي و ساخت يک شبيه ساز سختافزاري ماهواره اجازه انجام آزمايش هاي عملي، تحقيق پيرامون اصول حاکم بر حرکت ماهواره وگسترش تحقيقات فضايي مدرن را در پي خواهد داشت. به علاوه اينکه، يک شبيه ساز سخت افزاري ماهواره ابزار بسيار مناسبي براي آموزش کاربران و دانشجويان بهخصوص درزمينه ديناميک وضعيت ماهوارهها خواهد بود. به دلايل ذکر شده، تيم فني آزمايشگاه تحقيقات فضايي دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي اقدام به ساخت يک شبيهساز سه درجه آزادي ماهواره نمود تا هم بتواند بستر مناسبي براي تستهاي عملي الگوريتمهاي کنترلي ماهوارهها ايجاد نمايد و در عين حال فناوري ساخت اينگونه تجهيزات و بالتبع زيرسيستمهاي کنترل وضعيت ماهواره را که در اختيار تعداد محدودي از کشورها ميباشد، در کشور عزيزمان بومي سازد.

قابليتهاي شبيهساز سه درجه آزادي ماهواره

   1- ايجاد محيط بدون اصطکاک براي شبيه سازي محيط عملکردي ماهواره

   2- ايجاد امکان تست الگوريتم هاي کنترلي مختلف

   3- تست عملگرها به صورت سخت افزار در حلقه (تمامي المان هاي زيرسيستم ADCS)

   4- ايجاد بستر مناسب آموزش اپراتورهاي مرکز هدايت و کنترل زميني

   5- ايجاد بستر مناسب تحقيقات و آموزش براي دانشجويان و متخصصان

 

 اين شبيهساز توانايي چرخش360 درجه حول محور ياو(محورعمودي) 360 درجه حول محور رول (محور افقي) ، 25± درجه حول محور پيچ (کج شدن در صفحه عمودي)را دارد. همان طور که توجه مي شود اين قابليت ها سبب مي شود تا محيط عملکردي ماهواره به نحو مطلوبي در اين سيستم شبيه سازي شده و اجازه انجام آزمايش هاي عملي به کاربران داده شود.

زيرسيستمهاي شبيهساز سختافزاري ماهواره

ياتاقان هوايي کروي دمبلي، سه چرخ عکس العملي، درايور چرخهاي عکسالعملي، پردازشگر مرکزي، حسگر وضعيت، واحد انرژي، نرمافزار کاربر.

 

  تمامي مراحل طراحي و ساخت زيرسيستمهاي مذکور توسط تيم فني آزمايشگاه تحقيقات فضايي دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي صورت پذيرفته است.

ياتاقان هوايي کروي دمبلي

ياتاقان هاي هوايي کروي از چند قسمت تشکيل شده است: صفحات نگهدارنده تجهيزات، شفت نگهدارنده، گوي، ماتريس، استند(سيلندر)، شيلنگ هاي هوا، کمپرسور و گيج فشار.

ويژگي هاي ياتاقان هوايي ساخته شده:

       1- ظرفيت بار محموله 200 کيلوگرمي

       2- قطر کره 220 ميليمتري

       3- آزادي چرخشي کامل در رول و ياو

       4- آزادي چرخشي 25± درجه در پيچ

       5- طول شافت 800 ميليمتري

       6- صفحات نگه دارنده هشت ضلعي

چرخ­هاي عکس­العملي

قسمت هاي مختلف اين زيرسيستم عبارتند از: ديسک , روتور , استاتور , پايه نصب , درايور  , انکودر

ويژگي هاي چرخ هاي عکس العملي ساخته شده:

       1- هر يک از موتورها 30 ولت بوده و داراي توان 100 وات مي باشد.

       2- هر چرخ داراي يک درايور است که توسط گروه فني آزمايشگاه تحقيقات فضايي طراحي و ساخته شده اند.

       3- قطر هر چرخ 250 ميليمتر است.

پردازشگر مرکزي

اين قسمت در واقع هسته اصلي سيستم است و وظيفه کنترل وضعيت استند و برقراري ارتباط بين همه اجزاي سيستم را بر عهده دارد. همچنين اين قسمت وظيفه مديريت انرژي سيستم و مانيتور کردن وضعيت باتري را نيز به عهده دارد.

نرمافزار کاربر

نرم افزار SATSIM   به منظور مانيتورينگ و تنظيم  پارامترهاي کنترلي سيستم شبيه ساز ماهواره طراحي شده است. اين نرم افزار داراي قابليت هاي زير مي باشد:

گرفتن فرمان از کاربر با فرمت هاي مختلف از کاربر و ارسال آن به پردازشگر مرکزي جهت اجرا به صورت بي سيم (Wireless)

نمايش خروجي هاي حسگر يعني موقعيت شبيه ساز، به صورت زنده و به شکل گراف در هر سه کانال

نمايش تغيير سرعت زاويه اي چرخهاي عکس العملي در حين اجراي دستور

نمايش وضعيت شارژ زيرسيستم تامين انرژي (باتري)

قابليت به روز کردن ضرايب کنترلي توسط کاربر

 

شبيهساز سه درجه آزادي حرکت وضعي ماهواره

ياتاقان هوايي کروي دمبلي

معماري سيستم شبيهساز سه درجه آزادي حرکت وضعي ماهواره