Geri Dön

Satellite attitude control by using reaction wheels with LQR control method

LQR kontrol yöntemi ile tepki tekeri kullanılarak uydunun yönelim kontrolü

  1. Tez No: 787108
  2. Yazar: MUSTAFA ATAKAN AFŞAR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ARİF ANKARALI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 147

Özet

Uzay araştırmalarında maliyetlerin çok yüksek olmasından dolayı yerkürede yapılan testler büyük bir öneme sahiptir. Uydunun bir alt sistemi olan yönelim belirleme ve kontrol sistemin deneysel çalışmaları küresel hava yatağına sahip uydu simülatörleri ile gerçekleştirilebilmektedir. Böylece yerkürede uydu yöneliminin performansını iyileştirmek, enerji tüketimini azaltmak ve sistem davranışlarını gözlemlemek gibi çalışmalar yapmak mümkündür. Bu çalışmada uydu yönelimi kontrolü için doğrusal olmayan oransal ve türevsel ve doğrusal karesel regülatör tasarlanmıştır. Öncelikle uydunun kinematik ve dinamik denklemleri elde edilmiş, daha sonra bu denklemler bir operasyon noktasına göre doğrusallaştırılmıştır. Uydu yöneliminde tekillikleri ortadan kaldırmak için sistemin kinematiği kuaterniyon yöntemiyle belirlenmiştir. Uydu yönelimi kontrolü için tasarlanan her iki kontrolcü kararlı olarak referans değerlere ulaşmaktadır. Sonrasında her iki kontrolcü istenilen yönelime ulaşırken geçen süre ve motor anlık akımına göre kıyaslanmıştır. Tezin ikinci bölümünde ise tek eksen serbestlik derecesine sahip bir fiziksel sistem tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu sistemde yer alan atalet ölçüm birimiyle sistemin yalpalama ekseninde yönelim kontrolü yapılmıştır. Tasarlanan her iki kontrolcü ile deney düzeneği başarılı bir şekilde kontrol edilmiştir. Ayrıca küresel hava yatağı tasarımı için önemli aşamalardan birisi olan basınç profilleri de nümerik analizler ile elde edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Due to the very high costs of space exploration, the tests carried out on the ground are of great importance. Experimental studies of the orientation and control system, which is a subsystem of the satellite, can be carried out with satellite simulators with spherical air bearing. Thus, it is possible to perform studies such as improving the performance of satellite orientation, reducing energy consumption, and observing system behavior. In this study, nonlinear proportional plus derivative and linear quadratic regulator is designed for satellite attitude control. Firstly, the kinematic and dynamic equations of the satellite were obtained, then these equations were linearized according to an operation point. To eliminate singularities in satellite attitude, the kinematics of the system was determined by the quaternion method. Both controllers designed for satellite attitude control reach reference values stably. Afterwards, both controllers were compared according to the time taken to reach the desired orientation and the motor instantaneous current. In the second part of the thesis, a physical system with one axis degree of freedom is designed and produced. With the inertia measurement unit in this system, the attitude control on the yaw axis of the system is performed. The experimental setup is successfully controlled with both designed controllers. In addition, pressure profiles, which is one of the important stages for spherical air bearing design, were obtained by numerical analysis.

Benzer Tezler

  1. Design of kalman filter based attitude determination and control algorithms for a leo satellite

    Alçak yörüngeli bir uydu için kalman filtre tabanlı yönelim belirleme ve kontrol algoritmalarının tasarımı

    GAMZE EFENDİOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU

  2. Design and control of ground test set-up for attitude control of nano-sized satellite

    Nano ebatta uydunun yönelim kontrolü için yer test düzeneğinin tasarımı ve kontrolü

    ABDURRAHİM BİLAL ÖZCAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. İSMAİL BAYEZİT

  3. Attitude estimation and reaction wheels based control of an earth-pointing small satellite

    Küçük bir yer gözlem uydusunun yönelimini belirleme ve tepki tekerleklerine bağlı kontrolü

    HAKAN GÜRSOY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ HACIZADE

  4. Küp uydunun yeni nesil bulanık mantık yöntemiyle işbirliksiz hedefe yönlendirilmesi ve kenetlenmesi

    Attitude and docking the cube satellite to the non-cooperative target with the new generation fuzzy logic method

    ONUR SİLAHTAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZKAN ATAN

  5. Attitude control of cubesat in single axis by fuzzy logic controller

    Küpsat uydusunun bulanık mantık kontrolcüsüyle tek eksende yönelim kontrolü

    ÖZLEM GÜLSÜM KILIÇKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Mekatronik MühendisliğiAtılım Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDAT NAZLIBİLEK