فهرست مطالب

نشریه علوم و فناوری فضایی
سال هفتم شماره 2 (پیاپی 19، تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/07/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • پایداری وضعیت و مانور نانو ماهواره واکنش سریع با عملگرهای ژیروسکوپی
    امیرعلی نیکخواه، جواد طیبی، جعفر روشنی یان صفحه 1
    در این مقاله، شبیه سازی سیستم کنترل وضعیت یک نانو ماهواره مجهز به عملگرهای ژیروسکوپی تک قابی با به کارگیری راهبرد های کنترلی مختلف، ارائه شده است. سیستم کنترل وضعیت در حالت پایداری وضعیت از راهبرد های LQR و LQG و در حالت مانوری ماهواره از راهبرد کنترل فیدبک کواترنیون استفاده می کند. در حالت پایداری وضعیت با خطی سازی معادلات دینامیکی غیرخطی ماهواره و عملگرهای ژیروسکوپی، کنترلرهای LQR و LQG طراحی شده اند؛ به طوری که در سایر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، از این کنترلرها در پایداری وضعیت استفاده نشده است. در حالت مانوری ماهواره نیز از یک کنترلر فیدبک کواترنیون به فرم خطی به منظور سیستم غیر خطی استفاده شده است. کارایی سیستم کنترل وضعیت و راهبردهای کنترلی ارائه شده برای یک نانو ماهواره مجهز به عملگرهای ژیروسکوپی تک قابی با آرایش هرمی در نرم افزار سیمولینک/ متلب بررسی شده است. نتایج شبیه سازی بیانگر تحقق پایداری وضعیت و مانور ماهواره در زوایای بزرگ و همچنین دقت بیشتر راهبرد های LQR و LQG در مقایسه با روش فیدبک کواترنیون است.
    کلیدواژگان: کنترل وضعیت ماهواره، ماهواره واکنش سریع، ژیروسکوپ کنترل ممان (CMG)، هدایت ژیروسکوپ کنترل ممان، شرایط تکینگی، LQG، LQR
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • مدل سازی تجربی شفافیت در دریای خزر با استفاده از داده های MERIS
    حمید طاهری شهرآئینی صفحه 11
    در این تحقیق مدل سازی رگرسیونی خطی تک متغیره به منظور پایش عمق سکی در دریای خزر با استفاده از داده های ماهواره ای سقف (سطح 1) و کف (سطح 2) اتمسفر انجام می شود. اندازه گیری های میدانی عمق سکی در دریای خزر توسط 25 گشت دریایی انجام شد. در اینتحقیق 25 تصویر سطح یک سنجنده MERISمورد استفاده قرار گرفت که توسط پردازشگر C2Rتبدیل به داده های سطح 2 شدند. قابلیت استخراج عمق سکی از داده های ماهواره ای سطح 1 و سطح 2 توسط رگرسیون خطی تک متغیره بررسی شد. نتایج نشان داد که استفاده از داده های سطح 2 بهتر از داده های سطح 1 است و با استفاده از داده های سطح 2 می توان به ترتیب با ضریب همبستگی و درصد خطای مطلق حدود 86/0 و 28/6% عمق شفافیت دریای خزر را تخمین زد.در نهایت نقشهعمق سکی در دریای خزر از تصاویر MERISبه کمک مدل مذکور استخراج شد.
    کلیدواژگان: عمق سکی، مدل شفافیت، مریس، دریای خزر، رگرسیون تک متغیره
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • عملکرد مجموعه چتر فرود محموله فضایی با استفاده از آزمون پرتابی
    فائزه راثی مرزآبادی، رضا مشکانی، حسین پوریاوی، محمدعلی فارسی، محمد ابراهیمی صفحه 23
    در این تحقیق، با توجه به اینکه دانستن پارامترهای ایرودینامیکی مجموعه چترهای فرود، برای دست یافتن به یک سیستم بازیابی قابل اطمینان، نقش اساسی دارد، یک سری آزمون های پرتابی انجام شد و با به سرعت رساندن یک راکت آزمایشی و مجموعه چتر دو مرحله ای به کار رفته، شرایط بازیابی محموله فضایی شبیه سازی شد. همچنین از یک کد نرم افزاری برای شبیه سازی رفتار مجموعه چترها، استفاده شد که با کمک داده های تجربی حاصل از نتایج آزمون ها، بر این کد نرم افزاری صحه گذاری شد. به منظور تصحیح پارامترهای ایرودینامیکی تخمین زده شده در طراحی، با تحلیل داده های استخراج شده از زیرسامانه اندازه گیری، ضریب پسا و ضریب نیروی بازشوندگی و پارامترهای فرآیند باز شدن، شامل زمان و فاصله باد شدن و تابع تغییرات سطح پسا برای هر چتر در شرایط مختلف استخراج شد. نتایج نشان داد در مورد چترهای ترمزی اول و دوم که دارای بارگذاری کنوپی بزرگی هستند، وابستگی پارامترهای باز شدن چتر با چگالی یا ارتفاع، کمتر است. اما در مورد چتر اصلی که بارگذاری کنوپی کوچکی دارد، وابستگی زمان باد شدن با چگالی بیشتر است. در مورد چتر ترمزی اول، تابع تغییرات سطح پسا نسبت به زمان در حین فرآیند باد شدن، به صورت خطی و در مورد چتر ترمزی دوم و چتر اصلی، توابع درجه دو و سه تخمین زده شد. به دلیل وجود چتر ترمزی دوم در جلوی چتر اصلی، زمان باز شدن چتر اصلی افزایش می یابد که میزان این تاخیر به پارامترهای مختلفی همچون فاصله دو چتر از هم، نسبت قطر آنها و سرعت محموله وابسته است. با استفاده از پارامترهای به دست آمده برای نوع چترهای استفاده شده، می توان آنها را در طراحی یک مجموعه کاهنده سرعت، با دقت مناسبی به کار برد.
    کلیدواژگان: چتر اصلی، چتر ترمزی، محموله فضایی، باد شدن، بازیابی، ضریب نیروی بازشوندگی، آزمون پرتابی
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • کد جامع طراحی مفهومی ماهواره های سنجش از دور
    اسد صاغری، مهران میرشمس، علی جعفرصالحی صفحه 35
    در این مقاله، نتایج حاصل از تحقیق برای رسیدن به کد جامع طراحی مفهومی ماهواره های سنجش از دور ارائه شده است. در تدوین کد طراحی با درنظر گرفتن فلسفه طراحی «بهتر، سریع تر و ارزا ن تر» تلاش بر این بوده که علاوه بر استفاده از فناوری های روز و همچنین نظر کارشناسان خبره، محدودیت های بومی مانند محدودیت های پرتابگر داخلی نیز لحاظ شود. مزیت اصلی کد ارائه شده نسبت به نمونه های متداول، استفاده از روش های شبیه سازی دقیق تر و مدل های به روزتر در روند طراحی مفهومی زیرسیستم هاست. همچنین با درنظر گرفتن تجربیات گذشته برای انتخاب بهترین نقطه شروع طراحی، دست یابی به یک طرح عملیاتی با کاهش احتمال تغییرات پرهزینه مراحل بعدی طراحی محقق شده است.
    کلیدواژگان: کد طراحی، شبیه سازی، طراحی مفهومی، ماهواره سنجش از دور
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • بررسی اثرات طول بوستر و سرعت در جدایش غیردائم و آزاد بوسترهای موازی در حامل ماهواره
    مصطفی هادی دولابی، علی محمد گرجی، حمیدرضا تاجیک صفحه 49
    در این مقاله، تحلیل جامعی در شبیه سازی آیرودینامیکی و دینامیکی جدایش بوستر در ماهواره برهای شامل بوسترهای موازی با استفاده از نرم افزارهای موجود انجام گرفته است. در این شبیه سازی، معادلات شش درجه آزادی و معادلات حاکم بر جریان به صورت کوپل و هم زمان حل شده اند. بررسی کاملی روی اثرات طول بوستر و سرعت ماهواره بر در لحظه جدایش انجام شده و نتایج حاصل نشان دهنده آن است که اثرات امواج شوک و انبساطی حاصل از بدنه اصلی روی بوستر، مسیر حرکت بوستر را به گونه ای تعیین می نماید که یا منجر به برخورد بوستر با موشک حامل و در نهایت یک جدایش ناایمن شده یا اینکه جدایش ایمن را به همراه دارد.
    کلیدواژگان: ماهواره بر، جدایش، بوستر موازی، تابع تعریف شده توسط کاربر
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • طراحی سیستم کنترل وضعیت مبتنی بر عملگرهای مومنتوم سیالی تحت مود لغزشی تطبیقی
    امیرحسین تقوی، احمد سلیمانی، تقی شجاعی صفحه 63
    اخیرا عملگرهای جدیدی به نام کنترلرهای مومنتوم سیالی برای کنترل وضعیت ماهواره پیشنهاد شده است. این عملگرها نسبت به دیگر عملگرهای ذخیره ساز مومنتوم مثل چرخ های عکس العملی و CMG ها، دارای نسبت گشتاور اعمالی به وزن بالاتری، جانمایی و مونتاژ راحت تر، ارتعاش انتقالی کمتر و... هستند. اما یکی از مشکلات پیاده سازی چنین سیستم هایی در عمل، پیچیدگی در مدل سازی ریاضی این عملگرها می باشد. این امر باعث شده است که اکثر محققان از یک مدل ساده شده، برای طراحی سیستم کنترلی استفاده کنند، بدون آنکه عدم قطعیت ها در مدل ساده شده را در نظر بگیرند. در این مقاله برای رفع این مشکل از یک روش کنترلی مود لغزشی- تطبیقی استفاده شده که در برابر این نبود قطعیت ها در مدل مقاوم است و همچنین می تواند حد بالای این عدم قطعیت ها را تخمین بزند، بدون آنکه نیاز باشد تا از عملگرهای بزرگ تر برای اطمینان از پایداری سیستم استفاده کرد. با توجه به نتایج شبیه سازی، می توان مشاهده کرد که سیستم کنترلی مورد طراحی قادر است که ماهواره را در کمترین زمان ممکن و بدون فراجهش به وضعیت مطلوب برساند.
    کلیدواژگان: کنترل وضعیت ماهواره، کنترلرهای مومنتوم سیالی، کنترل مود لغزشی تطبیقی، عدم قطعیت
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • ساخت یک مدل عیب یاب بر پایه شبکه عصبی برای یک موتور سوخت مایع با سامانه داده برداری معیوب
    سجاد خدادادیان، رضا فرخی، داوود رمش صفحه 75
    هدف اصلی این مقاله، ارائه روشی مبتنی بر شبکه عصبی هوشمند همراه با شبیه سازی دینامیکی بر پایه تحلیل های ریاضی برای عیب یابی موتور سوخت مایعی است که امکان وجود اختلال در سامانه داده برداری آن وجود دارد. عیب، به شکل وقوع گرفتگی در مسیرهای متفاوت موتور و اختلال در سامانه داده برداری به صورت وجود اغتشاش در اندازه گیری یک پارامتر خروجی از موتور مدل می شود. نقطه کلیدی این طرح، به کارگیریشبکه های عصبی موازی چند لایه «پیشخور» در تشخیص محل وقوع و میزان عیب،با استفاده از پارامترهای خروجی سامانه داده برداری معیوب است. شبیه سازی دینامیکی موتور انجام شده است تا به وسیله آن بتوان به داده های مورد نیاز برای آموزش شبکه عصبی دست یافت. از یک الگوریتم فیلترینگ برای شناسایی و حذف داده اغتشاشی استفاده شده است. الگوریتم، ماتریس داده تشکیل شده را به عنوان ورودی برای شبکه عصبی در نظر می گیرد که با داده هایی از همان جنس آموزش دیده است. روش عیب یابی مورد نظر، به وسیله داده های آزمایشگاهی یک موتور سوخت مایع اعتبارسنجی شده است.
    کلیدواژگان: عیب یابی، شبکه عصبی، موتور سوخت مایع، سیستم دیتابرداری معیوب
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • قرائت خودکار یک جایروکامپس تجاری با استفاده از پردازش تصویر و شبکه های عصبی
    بهمن شهگلی، پیمان معلم، مسعود کاوش تهرانی، شهرام پروین جهرمی، سیدامین حسینی صفحه 85
    از جایروکامپس در توجیه و نشانه روی موشک ها، همچنین در تجهیز موضع پرتاب و صحت تجهیز موضع پرتاب برای پیداکردن آزیموت نقاط خاصی استفاده می شود. مشاهدات و قرائت در این نوع قطب نما به صورت چشمی انجام می شود که دقت پایین و خطای مشاهداتی را به دنبال دارد. در این مقاله، الگوریتمی ساده برای قرائت خودکار یک قطب نمای ژیروسکوپی تجاری، با استفاده از روش های مبتنی بر پردازش تصویر دیجیتال و شبکه های عصبی، پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی، در ابتدا، با استفاده از تحلیل تفاضل تصاویر متوالی گرفته شده از صفحهنمایشگر قطب نمای مورد نظر، قاب برگشتی مشخص می شود. در ادامه با استفاده از لبه یابی و عملیات انبساط تصویر بر روی قاب برگشتی، ناحیهمورد قرائت استخراج شده، ارقام موجود در این ناحیه تفکیک شده و با عبور تک تک این ارقام از شبکه های عصبی ارقام مورد نظر، بازشناسی می شوند. در انتها با تحلیل هندسی موقعیت نسبی صفحهمدرج و شاخص نمایش، زاویهژایروسکوپ با دقت ثانیه قوسی محاسبه می شود. استفاده از روش پیشنهادی در مرحله تشخیص قاب بازگشتی روی 6 قطعه فیلم واقعی و مراحل بعدی آن روی بیش از 300 تصویر واقعی ارزیابی شده است.
    کلیدواژگان: تحلیل حرکت، مورفولوژی، لبه یابی، پرسپترون چندلایه، کوانتیزاسیون برداری
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
|
  • Attitude Stabilization and Manauvring of Agility Nanosatellite with Control Moment Gyros
    Page 1
    In this paper attitude control system of nanosatellite based on Single Gimbal Control Moment Gyroscope (SGCMG) is presented. A LQR/LQG method is developed for stability of satellite and a feedback quaternion strategy is used for maneuvering mode. In the stabilization mode LQR/LQG controllers are designed with linearization of nonlinear dynamic equation of satellite and control moment gyroscope, so that in other reseach didn’t use this controller in the stabilization mode of this system. In the maneuvering mode a feedback quaternion controller applyed for nonlinear system. Numerical simulations are provided to show the efficiency of the proposed controller for a nanosatellite with four single gimbal control moment gyroscope pyramid cluster. Results of simulations shown that LQR/LQG method is more accurate in compared with feedback quaternion controller
    Keywords: Satellite attitude control, Agility satellite, Control Moment Gyroscope (CMG), Steering of CMG, Singularity condition, LQG, LQR
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Empirical Modeling of Clarity in the Caspian Sea using MERIS Data
    Page 11
    In this study, univariate linear regression model was developed for monitoring secchi depth in the Caspian Sea using level 1b and level 2 data. The in-situ measurements were carried outduring 25 one-day campaigns in the Caspian Sea. In this study, 25 level 1b MERIS images were utilized and then converted to level 2 data using C2R processor. The ability of univariate linear regression for the extraction of secchi depth from level 1b andlevel 2 wasinvestigated. The results demonstrated that the level 2 data lead to better performance than level 1b data. The level 2 data are able to retrieve the secchi depth in the Caspian Sea with correlation coefficient and percent of absolute error about 0.86 and 28.6%, respectively. Finally, secchi depth map of Caspian Sea was retrieved from MERIS level 2 images using developed univariate empirical model/
    Keywords: Secchi depth, Clarity model, MERIS, Caspian sea, Univariate regression
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Study of Recovery System Performance of a Sounding Rocket using Launching Tests
    Page 23
    According to the importance of knowing aerodynamic parameters of parachutes used as recovery system of a sounding rocket, some launching tests were conducted to achieve the acceptable reliability. A testing rocket which simulated the recovery condition of the sounding rocket was used in these tests. Furthermore, the results of the tests used for validating a simulation code written for investigating the aforementioned two stage recovery system process. Some aerodynamic parameters of parachutes such as drag coefficient, opening force coefficient, and filling time, filling distance and drag area increase during inflation process were estimated from the tests in various conditions. The results show that for the first and second used drogue chutes with large canopy-loading, in contrast to the main parachute with small canopy-loading, the inflation parameters were not dependent on the height or air density. The drag area versus time shows linear variation for the first drogue chute, and shows second and third function for the other two parachutes. The situation of the second drogue chute in front of the main parachute affects the filling time of the main parachute. The distance between the parachutes, the ratio of their canopy areas and the air velocity are some parameters that affect the filling time. The results of this investigation could be worth for the design of a decelerator system, preciously.
    Keywords: Main parachute, Drogue chute, Sounding rocket, Inflation, Recovery, Opening force, Launching test
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Comprehensive Code of Remote Sensing Satellite Conceptual Design
    Page 35
    In this article the results of research to achieve a comprehensive code of remote sensing satellite conceptual design is presented. In compiling the code with considering the design philosophy of "better, faster, cheaper" has been attempted in caddition to the use of new technologies and the experiences of experts, local constraints such as national launchers limitation also be considered.The main advantage of the proposed code than conventional models, is using accurate simulation methods and newer models in the process of conceptual design of subsystems. view of the practical experience of the past to choose the best design starting point, achieve an operational plan to reduce the risk of costly changes, next steps of design has been achieved.
    Keywords: Code design, Simulation, Conceptual design, Satellite remote sensing
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Investigation of Length and Velocity Variation Effects on Unsteady Separation of Parallel Boosters
    Page 49
    This study, focuses to simulate separation process in different launchers numerically using fluent software. In present case, an aerodynamic equations coupled with rigid body dynamics, because of resultant aerodynamic forces and gravity, is developed to simulate the detachment motion of strap-on boosters. As can be seen from the results, by changing in booster elongation and changing in operation mach number and the effect of expansion waves from the core rocket and the booster, separation trajectory follows safe separation or collision between core and booster.
    Keywords: Launcher, Separation, Parallel boosters, UDF
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Attitude Control System Design Based on Fluidic Momentum Controllers under Adaptive Sliding Mode
    Page 63
    Recently, new actuators known as fluidic momentum controllers (FMC) have been proposed for satellite attitude control. This actuator has many advantages such as high applied torque to weight ratio, easiness in assembly, low transmitted vibration and so on respect to the other momentum exchange devices like momentum/reaction wheels or CMGs. However, one of the main problems in implementing such actuators is complexity in mathematic modeling of them. This issue makes many researchers to use a simplified model for control system designing without to consider uncertainty in this simplified model. In this paper for eliminating of this problem, an adaptive sliding mode control (SMC) has been used in this article. This control method is not also robust respect to uncertainties but also can estimate over threshold of them without necessity to use larger and heavier actuators to be sure of satellite stability. According to the results, we can observe that proposed control system is capable to reach satellite to the desire attitude in minimum time and without overshoot.
    Keywords: Satellite attitude control, Fluidic Momentum Controller (FMC), Adaptive sliding mode control, Uncertainly
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Neural Network Based Diagnostic Indication of a Liquid Propellant Engine with Faulty Data Collection System
    Page 75
    The aim of the paper is to describe a methodology of damage detection in the liquid propellant engine which is based on artificial neural networks in combination with stochastic analysis. It is assumed that the liquid propellant engine have faulty data collection system. Then a filtering algorithm for elimination perturbation data has been applied. The damage is defined as fuel and oxidizer channels clogging up. The key stone of the method is feed-forward multi layer network with back propagation algorithm. It is impossible to obtain appropriate training set for real engine, therefore stochastic analysis using mathematical model is carried out and dynamic simulation is made to get training set virtually. Engine channels clogging up leads to unwanted variation of pressure, flow rate of oxidizer and fuel and other main parameters of engine. Then variations considered as best input data for damage detection. The methodology was carried out using laboratory test.
    Keywords: Diagnostic indication, Neural network, Liquid propellant engine, Faulty data collection system
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Automatic Reading of a Trade Gyrocompass Using Image Processing and Neural Networks
    Page 85
    Gyrocompass is used to justify and aim (orient) the missiles; it is used in equipment and accuracy of launch position as well to find azimuth in particular points. Observations and reading in this kind of compass are done optically which suffers from low accuracy and optical illusion. In this paper a simple algorithm is suggested by utilizing methods based on processing digital image and neural networks for automatic reading of a trade gyrocompass. In the method at first, by analyzing the difference of sequential images taken from the compass display, the back frame is specified. Then the display region is extracted by edge detection and morphology operation. After that the segmented numbers are recognized one by one through the trained neural networks. Finally, the gyrocompass angle is calculated accompanied by accuracy of arc second by geometric analysis of relative position of scaled board and indicated index. The usage of suggested method in the step of back frame recognition has been evaluated on 6 real test video sequences and the next steps have also been evaluated on more than 300 real images.
    Keywords: Motion analysis, Morphology, Edge detection, Multilayer perceptron, Learning vector quantization
    Abstract View Paper Original: Persian