Uydu güç kontrol biriminin güvenilirlik tahmin analizi ve güvenilirlik iyileştirmesine yönelik çözümler
Reliability prediction analysis and reliability improvement of the satellite power control unit
- Tez No: 701769
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA BURUNKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Uzay ortamının radyasyon ve sıcaklık gibi zorlu çevre koşullarında, görev kesintisine uğramadan çalışabilecek yüksek maliyetli ve kritik birimlerin, bakım zorlukları sebebiyle, yüksek güvenilirlikli ve yedekli şekilde tasarlanmaları gerekmektedir. Ekipman arızalarından dolayı uydu kaybını önlemek için tasarımın belli aşamalarında nitel ve nicel güvenilirlik analizleri yapılarak tasarım güvenilirlik açısından güçlendirilmelidir. Böylelikle ürünün ömrünü olumsuz etkileyebilecek riskler en aza indirilerek, kavramsal tasarım aşamasından başlanıp güvenilirlik hedefleri teminat altına alınır. Bu tez çalışmasında uzay sistemlerinde mevcut güvenilirlik yaklaşımları incelenmiş olup yeni güvenilirlik iyileştirme çözümleri sunulmuştur. PTC-WQS programı kullanılarak tasarıma paralel yürütülen güvenilirlik analizleri sayesinde, uydunun hayati birimlerden biri olan Güç Kontrol Birimi (GKB)'nin uzay kalifiye olarak geliştirilmesi sağlanmıştır. Sayısal güvenilirlik iyileştirmelerinin yanı sıra tekil nokta hatası ve hata yayılımının engellenmesi gibi niteliksel gereksinimler de göz önünde bulundurulmuştur. Önerilen üç güvenilirlik iyileştirme yönteminin detayları, DC/DC buck dönüştürücü topolojisiyle kurulan devre kartı üzerinde uygulamalı olarak gösterilmiş ve zorlu güvenilirlik hedeflerini sağlayan yedekli GKB tasarımı sunulmuştur. İlk olarak elektronik bileşenlerin ömrünü uzatmak ve ömür sonu performansını teminat altına almak için elektriksel ve ısıl streslerin kontrol altına alındığı Parça Stres Analizi uygulanmıştır. İkinci olarak maliyet etkin bir çözüm sunmak amacıyla, güvenilirlik blok diyagramları çizilerek yedeklilik yapısı belirlenmiş ve Güvenilirlik Tahmini Analizi ile tasarımın nicel güvenilirlik hedefini karşılaması sağlanmıştır. Son olarak potansiyel arızaları etkileriyle birlikte en aza indirmek, hataların tespit edilebilme oranını artırmak, tekil nokta hatalarını ve hata yayılımlarını önlemek için GKB tasarım sürecine paralel Hata Türü Etkileri ve Kritiklik Analizi (HTEKA) gerçekleştirilmiştir. Bunu sağlamak için çözünürlüğü ayarlanabilen, öznellikten arındırılmış, hem fonksiyonel hem donanımsal ve hem de ara yüz özelliklerine sahip yeni bir yaklaşım olan hibrit HTEKA modeli önerilmiş ve uygulamalı gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Costly and critical equipment that can operate in harsh space condition such as radiation and temperature should be designed with high reliability and redundancy because of the maintenance difficulties. To prevent satellite loss due to equipment failure, the design should be developed by considering the results of qualitative and quantitative reliability analysis performed at design phases. In this way, the risks that will adversely effect the product life are eliminated or minimized and the reliability targets determined at the conceptual design phases are ensured. In this thesis, the current reliability approaches in space systems were researched and new reliability improvement solutions were presented. The space-qualified Power Control Unit (PCU), one of the most vital units in a satellite, was developed with reliability analysis parallel to the design by means of PTC-WQS software. In addition to numerical reliability improvements, qualitative requirements such as prevention of single point failure and failure propagation were also considered. The details of the three proposed reliability improvement methods have been demonstrated in practice on the circuit board based on the DC/DC buck converter topology and GKB design with internal redundancy is presented meeting rigorous reliability targets. First of all, part stress analysis, which controls the electrical and thermal stress levels on the electronic components, was performed to extend component life, increase reliability and enhance the end-of-life performance of equipment. Secondly, to provide a cost-effective solution, the structure of redundancy was determined by drawing reliability block diagrams and the design was ensured to meet the quantitative reliability target thanks to Reliability Prediction Analysis. Finally, Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA) was carried out parallel with the PCU design process to eliminate or minimize potential failures and their effects, increase the rate of failure detection, and prevent single point failure and failure propagation. To achieve this, a new hybrid FMECA approach which is free from subjectivity and has functional, hardware and interface features with adjustable resolution, has been proposed and demonstrated in practice.
Benzer Tezler
- Uydu entegre güç ve yönelim kontrol sistemlerinde kullanılabilecek bir volanlı enerji depolama biriminin tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of a flywheel energy storage unit for integrated satellite power and attitude control system
KUTLAY AYDIN
Doktora
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET TİMUR AYDEMİR
- Uydular için volanlı enerji depolama sistemlerinde kullanılabilecek yüksek hızlı fırçasız doğru akım motorunun genetik algoritma tabanlı akım kontrolü
A genetic algorithm-based current control of high-speed brushless direct current motor can be used in flywheel energy storage system for satellites
REŞAT ÇELİKEL
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ÖZDEMİR
- A friendly physical layer warden system
Dost bir fiziksel katman bekçi sistemi
MİRAÇ KUMRAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Satellite UMTS power control algorithms
Uydu UMTS güç kontrolü algoritmaları
ÖMER BÖLÜKBAŞI
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiTelekomünikasyon Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MESUT KARTAL
- Sabit güçlü yüklere sahip doğru akım mikro şebekelerde öğrenme tabanlı gerilim regülasyonu
Learning-based voltage regulation in direct current micro-grids with constant power loads
MUSTAFA GÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDicle ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET EMİN ASKER