Geri Dön

Design of a control moment gyroscope with outer rotor bldc motor

Rotoru dışarda fırçasız da motora sahip kontrol moment jiroskobunun tasarımı

  1. Tez No: 606236
  2. Yazar: BERK İNCE
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HULUSİ BÜLENT ERTAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 225

Özet

Bu tez çalışmasının amacı orta büyüklükteki uydular için rotoru dışarda fırçasız DA motora sahip kontrol moment jiroskobu (KMJ) tasarlamaktır. Kontrol moment jiroskobu, uydunun hızlı manevra yapabilmesi için uyduya yüksek tork sağlayan bir eyleyicidir. KMJ, uydularda kullanılan diğer eyleyecilerle karşılaştırıldığında çıkış tork kapasitesi en verimli olan eyleyicidir. KMJ tasarımındaki ilk adım KMJ'nin tasarım kriterlerini belirlemektir. KMJ kütle ve hacim kriteri daha önceki uyduda kullanılan tepki tekeri ile eşit olarak seçilmiştir. KMJ'nin çıkış tork kapasitesini belirlemek için, uydunun x ve y eksenlerindeki manevra hesaplamaları dört farklı durum için incelenmiştir. Ayrıca KMJ'nin çalışma sıcaklığı, çalışma gerilimi ve azami yalpa açısı bu tezde dikkate alınan diğer kriterlerdir. Bunlara ek olarak, dört farklı azami yalpa açısının KMJ tasarımındaki etkisi araştırılmıştır. Tasarlanan KMJ tekerlekten, fırçasız DA motordan ve yalpa sisteminden oluşmaktadır. KMJ'nin çıkış torkunu üretmek için gerekli ataleti sağlayan tekerlek tasarımı yapılmıştır. Tekerlek tasarımı sırasında, kütle ve hacim azaltma çalışmaları yapılmış ve tekerin sünme gerilimi ve güvenlik faktörü dikkate alınmıştır. KMJ'nin tekerini döndürmek için, rotoru dışarda fırçasız DA motor tasarlanmıştır. Bu motor belirlenen elektriksel ve manyetik kısıtları sağlarken, motorun kütlesi de olabildiğince düşük seçilmiştir. Yalpa sisteminin gerekli torkunu sağlamak için, kademeli motor, kademeli motorun sürücüsü ve dişli sistemi yalpa yapısı için seçilmiştir. KMJ'nin termal performansını analiz etmek için termal benzetim modeli oluşturulmuştur. Son olarak KMJ'nin tasarım sonuçları paylaşılmıştır. Bu tez çalışmasında, tasarlanan KMJ'nin kütle ve hacmi bir önceki uyduda kullanılan tepki tekerinin kütlesiyle ve hacmiyle eşit olmasına rağmen, KMJ'nin daha yüksek tork kapasitesine sahip olduğu gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

The aim of this thesis is to design a control moment gyroscope (CMG) with outer rotor BLDC motor for medium size satellites. CMG is a device that provides high output torque to the satellite in order to maneuvering satellites rapidly. CMG is the most efficient actuator in terms of output torque capacity when it is compared with other type actuators such as the reaction wheel. The first step of the designing CMG is to determine CMG design specifications. The mass and volume specifications of the designed CMG are selected to be the same as the previous satellite actuator (reaction wheel) that was used in the previous satellite program Satellite maneuvering calculations on x and y axes are covered for four different maneuvering cases to determine the required CMG output torque capacity. Operating temperature, operating voltage, and maximum gimbal angle excursion are other specifications to be considered in the design process of the CMG in this thesis. In addition, the effect of the four different maximum gimbal angle excursions on the CMG design is investigated. The designed CMG consists of the wheel, BLDC motor, and gimbal structure. The wheel that provides the required inertia is designed to generate CMG output torque. During the wheel design, mass and volume reduction calculations are done and yield stress and safety factor constraints of the wheel are considered. To drive the wheel of CMG, the outer rotor BLDC motors are designed. The designed motor satisfies electrical loading and magnetic loading constraints and the mass of the motor is selected as low as possible. Step motor for gimbal angle control, step motor driver and gear system are selected for gimbal structure to overcome the required torque of the gimbal system. The thermal simulation model of the designed CMG is created to analyze thermal performance of the CMG. In the end, the design results of CMG are shown. In this thesis, it is shown that although mass and volume are the same for these two actuators, the output torque capacity of the designed CMG is higher than the previous reaction wheel.

Benzer Tezler

  1. Design of an outer-rotor brushless DC motor for control moment gyroscope applications

    Kontrol moment jiroskop uygulamaları için rotoru dışarıda fırçasız DA motoru tasarımı

    NECATİ ÇAĞAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HULUSİ BÜLENT ERTAN

  2. A4 uçağı için geliştirilmiş otopilot tasarımı

    Autopilot design for A4 aircraft

    İBRAHİM CAN KARAGÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ELBRUS CAFEROV

  3. Hardware in the loop system development for modeling and control of multirotor vehicles

    Multi rotorlu hava araçlarının modellenmesi ve kontrolü için donanım çevrimli benzetim sistemi tasarımı

    MUHSİN HANÇER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. İSMAİL BAYEZİT

  4. Gemilerde yalpa sönümleme sistemlerinin incelenmesi

    Investigation of ship anti-roll stabilizer systems

    CAN TARHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KADİR SARIÖZ

  5. İki ayaklı robotlarda jiroskopik dengeleme sistemi tasarımı ve deneysel araştırılması

    Design and experimental research of gyroscopic balancing system in bipedal robots

    ERAY YILMAZLAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiTrakya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HİLMİ KUŞÇU