ehsan maani miandoab
-
در این مقاله به صورت تجربی به شناسایی دینامیک حاکم بر آنتن ماهواره کیوب ست و استخراج پارامترهای فیزیکی آن پرداخته می شود. 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 می شود. معادلات مشتقات جزیی بر اساس مود ارتعاشی اول تیر و با استفاده از روش گالرکین یه یک معادله دیفرانسیل تیدیل می شود که پارامترهای میرایی و فرکانس طبیعی آنتن نامعلوم می باشد. با انجام تست های 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 می گردد. مقایسه نتایج به دست آمده از مدل با نتایج تجربی نشان مدل می دهد مدل ریاضی در تعیین دامنه ارتعاشات آنتن دارای خطای کمتر از 10% و هم چنین برای تعیین فرکانس ارتعاشات دارای خطای کمتر از 1% بوده و می توان از این مدل در تعیین رفتار دینامیکی آنتن در شرایط مختلف ماهواره استفاده نمود. نوآوری اصلی این مقاله ارایه 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 می باشد
کلید واژگان: آنتن ماهواره، سنسور پیزوالکتریک، فرکانس ارتعاش، شناسایی سیستمIn 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.
Keywords: Satellite Antenna, Piezoelectric Sensor, Vibration Frequency, system identification -
کنترل ارتعاشات آنتن ماهواره برای انتقال درست اطلاعات و هم چنین حذف اغتشاشات مکانیکی واردشده به ماهواره در حین کنترل وضعیت ضروری می باشد. در این مقاله به کنترل ارتعاشات آنتن تیغه ای ماهواره مکعبی با اعمال محدودیت های سیستمی پرداخته می شود. برای این منظور از سنسور و عملگر پیزوالکتریک استفاده شده و مدل ریاضی حاکم بر دینامیک آنتن استخراج می شود. برای استخراج معادلات از مدل تیر اویلر برنولی و روش جداسازی گلرکین استفاده می شود. پارامترهای میرایی و فرکانس طبیعی آنتن با تست ارتعاشات آزاد محاسبه می شود تا مدل دقیقی از سیستم به دست آید. با توجه به محدودیت های زیرسیستم توان الکتریکی ماهواره، امکان اعمال ولتاژ پیوسته به پیزوالکتریک وجود نداشته و فقط امکان تغییر ولتاژ باس اصلی ماهواره با استفاده از برد سوییچینگ (افزاینده) و اعمال ولتاژهای مثبت و منفی صد ولت به پیزوالکتریک وجود دارد که پیچیدگی هایی را به مسئله کنترلی وارد می کند. در این مقاله سه الگوریتم کنترلی مختلف ارایه شده و پارامترهای آن ها بهینه شده اند. برای بهینه سازی پارامترها از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک استفاده می شود. سه استراتژی کنترلی ارایه شده از نظر میزان مصرف انرژی و کیفیت کنترلی مقایسه شده و نتایج نشان می دهد روش کنترلی سوم از نظر مصرف انرژی بهینه بوده و زمان میراشدن ارتعاشات آنتن را به صورت قابل توجه کاهش می دهد.
کلید واژگان: آنتن ماهواره، پیزوالکتریک، الگوریتم کنترلی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیکVibration control of satellite antenna is the main concern to good quality data transmission and reduction of mechanical disturbance in attitude maneuvers. This paper is devoted to mathematical modeling and vibration control of cube-sat antenna. To do this aim, piezoelectric sensor and actuator are utilized and mathematical model of antenna by considering piezoelectric actuator as input parameter and antenna tip deflection as the output parameter. By performing experimental tests, system unknown parameters as damping ratio and natural frequency are obtained based on FFT analysis and the least square method. To control the antenna vibration, its mathematical model is obtained by considering piezoelectric voltage as an input and antenna tip deflection as an output. Herein, due to limitation on the power subsystem, it is not possible to apply continuous voltages and only 100V voltage is available which complicates the control task. Three different control algorithms are proposed for antenna control and compared together. The results show that the proposed control strategies are efficient and can reduce the control time from 10 to about 1 second. The appearing parameters in the selected control algorithm are optimized using genetic algorithm. The presented results in this paper are useful for the design and control of antenna and also for the accurate design of satellite control subsystem.
Keywords: Satellite Antenna, Piezoelectric, Control Algorithm, Genetic Algorithm -
In this paper, the dynamic response of resonating nano-beams is investigated using a strain gradient elasticity theory. A nonlinear model is obtained based on the Galerkin decomposition method to find the dynamic response of the investigated beam around its statically deflected position. The mid-plane stretching, axial residual stress and nonlinear interaction due to the electrostatic force on the deflected beam are included in the proposed nonlinear beam model. Comparing the beam natural frequency using strain gradient theory with experimental data shows an excellent agreement among both approaches. The normalized natural frequency is shown to be increasing nonlinearly with the decrease of the applied DC voltage as well as beam thickness. The results also reveal that increasing the tension axial stress increases the natural frequency; however its influence decreases when decreasing the beam thickness. To investigate the effect of AC actuation voltage on the beam resonant frequency, a Lindstedt-Poincare based perturbation method is utilized and validated by comparison with experimental data. The results show that increasing the AC actuation voltage makes the beam stiffer by increasing its resonant frequency.Keywords: NEMS, Nano, resonator, Strain gradient elasticity theory, Size effect
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.