دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسي مكانيك

گرایش :ديناميك و كنترل

عنوان : طراحي و پياده‌سازي شبيه‌ساز مجازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت ماهواره‌

دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي

دانشكده مهندسي مكانيك

پايان‌نامه كارشناسي ارشد

گرايش ديناميك و كنترل

عنوان:

طراحي و پياده‌سازي شبيه‌ساز مجازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت ماهواره‌

اساتيد راهنما:

دكتر علي نحوي

دكتر مهران مير‌شمس 

شهريور ماه 1389

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكيده

هدف از اجراي پروژه طراحي و پياده‌سازي شبيه‌ساز مجازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت ماهواره‌، تست الگوريتم‌ها و واحدهاي كنترل وضعيت و موقعيت ماهواره و نيز آموزش بخش‌هاي مختلف اين سامانه به كاربران مي‌باشد. فضاي مجازي ايجاد شده براي آموزش كاربران به نحوي طراحي شده است كه كاربر را در درك صحيح، سريع و بهتر مسائل مرتبط با كنترل وضعيت و موقعيت ماهواره ياري مي‌دهد. در اين پروژه كليه مسائل ديناميكي و سينماتيكي كه در طراحي پايه يك سامانه كنترل وضعيت و موقعيت مدنظر قرار مي‌گيرد تشريح، طراحي و پياده‌سازي شده است. به منظور بررسي دقيق شرايط حاكم بر ماهواره سعي شده است تا اثر كليه اغتشاشات خارجي موثر بر موقعيت و وضعيت ماهواره در طراحي اعمال شود. اين سامانه براي دو دسته ماهواره ارتفاع‌پايين و زمين‌آهنگ طراحي شده است. مبناي طراحي سيستم كنترل وضعيت ماهواره ارتفاع پايين بر اساس طراحي سيستم كنترل وضعيت فعال بوده و ماهواره براي كنترل دقيق وضعيت از چرخ‌هاي عكس‌العملي استفاده مي‌كند. طراحي بر روي ماهواره زمين‌آهنگ بر اساس يك طراحي جامع صورت گرفته و سامانه كنترل وضعيت و موقعيت به نحوي مدل‌سازي شده است كه امكان ايجاد ارتباط با يك نرم‌افزار واسط را جهت تعامل با كاربر دارا مي‌باشد. سامانه كنترل وضعيت و موقعيت ماهواره زمين‌آهنگ داراي قابليت اصلاح مداري، كنترل وضعيت، مانور وضعيت و مانور موقعيت مي‌باشد. نتايج شبيه‌سازي انجام شده براي ماهواره‌هاي نمونه ارتفاع‌پايين و زمين‌آهنگ حاكي از پياده‌سازي مناسب مجموعه ساختارها، الگوريتم‌ها، عملگرها، حسگرها و پردازشگرها مي‌باشد.

كلمات كليدي: سامانه كنترل وضعيت و موقعيت ماهواره‌- واقعيت مجازي- ماهواره ارتفاع‌پايين- ماهواره زمين‌آهنگ- مانور وضعيت- مانور موقعيت

فهرست مطالب

1- مقدمه  1

2- طراحي وپياده‌سازي شبيه‌ساز واقعيت مجازي.. 6

2.1  واقعيت مجازي.. 7

2.2 كاربرد واقعيت مجازي در علوم فضايي.. 8

2.2  روند طراحي و پياده‌سازي محيط واقعيت مجازي.. 10

2.2.1                                                                           بررسي و انتخاب روش توليد تصاوير سه‌بعدي.. 12

2.2.2                                                 ابزارهاي توليد تصاوير سه‌بعدي.. 18

2.3 نحوه اتصال محيط واقعيت مجازي با شبيه‌ساز سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 23

3- شبيه‌سازي ديناميكي مدارات زمين‌گرد. 26

3.1  ديناميك مداري و مسئله دو جسم.. 27

3.1  ديناميك وضعيت… 30

3.2  اغتشاشات مداري و وضعيتي.. 32

3.3.1 اغتشاشات مداري.. 33

3.3.2 اغتشاشات وضعيتي.. 46

4- طراحي و شبيه‌سازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 50

4.1 سامانه كنترل وضعيت و موقعيت (AOCS) 51

4.1.1 وظايف سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 51

4.1.1.7 اجراي مانور. 57

4.1.2 واحدهاي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 57

4.1.3 مودهاي عملكرد سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 60

4.2 طراحي الگوريتم سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 64

4.3 ابزارهاي مورد نياز در شبيه‌سازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 69

4.3.1 زمان [15-17]. 69

4.3.2 موقعيت اجرام آسماني ماه و خورشيد [18]. 73

4.3.3 دستگاه‌هاي مختصات.. 76

4.3.4 مدل‌سازي سينماتيكي.. 79

4.4 مدل سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 83

4.5 طراحي كنترل كننده. 85

4.5.1 قاعده فرمان کنترلي با بهره گرفتن از خطاي زواياي اویلر. 85

4.5.2 قاعده فرمان کنترلي با بهره گرفتن از ماتريس خطاي کسينوس جهتي [9]. 86

4.5.3 قاعده فرمان کنترلي با بهره گرفتن از بردار خطاي کواترنيون.. 88

4.5.4 انتخاب كنترل‌كننده. 89

4.6 مدل‌سازي عملگرهاي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 90

4.6.1 تراستر عكس العملي.. 91

4.6.2 چرخ عكس العملي و مومنتومي.. 95

4.6.3 موتور اصلي.. 98

4.7 مدل‌سازي حسگرهاي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 100

4.7.1 حسگر خورشيدي [22]. 100

4.7.2 حسگر افق‌سنج.. 104

4.7.3 حسگرهاي اينرسي.. 106

4.8 الگوريتم‌هاي بكار رفته جهت كنترل و اصلاح موقعيت… 107

4.8.1 اصلاح شيب مداري يا حفظ شمال و جنوب مداري.. 108

4.8.2 اصلاح طول جغرافيايي يا حفظ شرق و غرب مداري.. 115

4.9 الگوريتم تعيين وضعيت… 118

4.10 الگوريتم باربرداري از چرخ مومنتومي.. 120

5- بررسي نتايج شبيه‌سازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت… 121

5.1  بررسي و ارزيابي نتايج اطلاعات موقعيتي ماهواره.. 122

نتايج و ملاحظات ارزيابي مرحله اول (مدار ارتفاع پايين) 130

نتايج و ملاحظات ارزيابي مرحله دوم (مدار زمين‌آهنگ) 138

5.2  بررسي نتايج اطلاعات وضعيتي ماهواره.. 139

5.3  بررسي نتايج مانور وضعيت… 141

5.4  بررسي نتايج اصلاح مداري.. 149

5.5  بررسي نتايج باربرداري از چرخ مومنتومي.. 151

5.6  بررسي نحوه انتقال مداري.. 153

6- جمع‌بندي و نتيجه گيري.. 155

6.1 جمع‌بندي.. 155

6.2 نتيجه گيري.. 155

6.3 پيشنهادات.. 156

7- پيوست… 157

ليست مقالات ارائه شده. 163

مراجع و منابع: 164

 

 

فهرست تصاوير

شکل  ‏1‑1 محيط مركز كنترل ماهواره اي [4]…………………………………………………………….. 4

شکل  ‏1‑2 تئاتر واقعيت مجازي  [6]………………………………………………………………………… 4

شکل  ‏2‑1 شبيه‌سازي ماهواره در فضاي واقعيت مجازي [2]…………………………………………. 11

شکل  ‏2‑2 اختلاف منظر صفر بين تصاوير………………………………………………………………… 13

شکل  ‏2‑3 اختلاف منظر مثبت بين تصاوير………………………………………………………………. 14

شکل  ‏2‑4 اختلاف منظر واگرا بين تصاوير……………………………………………………………….. 15

شکل  ‏2‑5 اختلاف منظر منفي بين تصاوير………………………………………………………………. 15

شکل  ‏2‑6 انفصال ميانمحوري به اندازه ………………………………………………………………… 16

شکل  ‏2‑7 ويدئو پروژكتور SONY  VPL-CX120…………………………………………………….. 19

شکل  ‏2‑8 فيلتر Polaroid…………………………………………………………………………………… 20

شکل  ‏2‑9 ابعاد و موقعيت پرده ها و ويدئوپروژكتورهاي توليد تصاير سه بعدي…………………… 21

شکل  ‏2‑10 عينك Polaroid……………………………………………………………………………….. 23

شکل  ‏2‑11 نحوه اتصال بخش‌هاي شبيه‌ساز با يكديگر………………………………………………… 24

شکل  ‏2‑12 نماي بخش واقعيت مجازي آزمايشگاه تحقيقات فضايي………………………………… 24

شکل  ‏2‑13 نماي بخش واقعيت مجازي آزمايشگاه تحقيقات فضايي………………………………… 25

شکل  ‏3‑1 بردارهاي جابجايي در سيستم دو جسمي [9]…………………………………………….. 27

شکل  ‏3‑2 نمايش پارامترهاي ? و ?………………………………………………………………………. 29

شکل  ‏3‑3 نمايش پارامترهاي ،    و ?………………………………………………………………….. 30

شکل  ‏3‑4 مقايسه شتاب‌هاي مزاحم ناشي از منابع اغتشاشي عمده و مهم [10]……………….. 32

شکل  ‏3‑5 ناهمواري‌هاي مدل ژئويد بر اساس طول جغرافيايي………………………………………. 35

شکل  ‏3‑6 ارتفاع ژئويد………………………………………………………………………………………… 36

شکل  ‏3‑7 سيستم چهار جسمي……………………………………………………………………………. 41

شکل  ‏4‑1 معماري وضعيت (مود) سامانه كنترل وضعيت و موقعيت……………………………….. 62

شکل  ‏4‑2 معماري كلي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت……………………………………………. 65

شکل  ‏4‑3 الگوريتم طراحي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت……………………………………….. 66

شکل  ‏4‑4 الگوريتم كنترل وضعيت در ماهواره زمين آهنگ…………………………………………. 68

شکل  ‏4‑5 نحوه دوران زمين حول خود و بدور خورشيد [17]………………………………………. 70

شکل  ‏4‑6 ارتباط بين زمان نجومي محلي، گرينويچ [17]…………………………………………….. 73

شکل  ‏4‑7 سيستم مختصات اينرسي………………………………………………………………………. 76

شکل  ‏4‑8 نمايش دستگاه‌هاي مختصات اينرسي، مداري……………………………………………… 77

شکل  ‏4‑9 نمايش طول وعرض جغرافيايي……………………………………………………………….. 78

شکل  ‏4‑10 نحوه استخراج  [9]……………………………………………………………………… 81

شکل  ‏4‑11 مدل كنترل وضعيت يك فضاپيما توسط تراستر عكس‌العملي……………………….. 91

شکل  ‏4‑12 مدولاتور PWPF……………………………………………………………………………….. 94

شکل  ‏4‑13 مدل ديناميك عملگر تبادل مومنتوم [9]………………………………………………… 96

شکل  ‏4‑14 مدل اصطكاكي چرخ عكس‌العملي [9]……………………………………………………. 97

شکل  ‏4‑15 آرايش چرخ‌هاي عكس‌العملي……………………………………………………………….. 97

شکل  ‏4‑16 مدل موتور اصلي و عملگرهاي كنترل بردار پيشران…………………………………….. 99

شکل  ‏4‑17 حسگر خورشيدي دو محوره………………………………………………………………. 101

شکل  ‏4‑18 جهت‌گيري حسگر دو محوره………………………………………………………………. 102

شکل  ‏4‑19 هندسه حسگر افق‌سنج…………………………………………………………………….. 105

شکل  ‏4‑20 صفحات مداري [24]……………………………………………………………………….. 109

شکل  ‏4‑21 هندسه مشخصات مداري [9]…………………………………………………………….. 109

شکل  ‏4‑22 اصلاح شيب مداري [9]……………………………………………………………………. 110

شکل  ‏4‑23 استراتژي حفظ بردار شيب مداري در دايره شيب مجاز [9]……………………….. 111

شکل  ‏4‑24 تغييرات شيب مداري……………………………………………………………………….. 112

شکل  ‏4‑25 استراتژي بكار رفته جهت اصلاح شيب مداري………………………………………… 114

شکل  ‏4‑26 مسيري فاز در اصلاح طول جغرافيايي [9]…………………………………………….. 116

شکل  ‏5‑1 موقعيت ماهواره در دستگاه اينرسي……………………………………………………….. 123

شکل  ‏5‑2 محور شبه بزرگ مدار ماهواره……………………………………………………………….. 123

شکل  ‏5‑3 خروج از مركز مدار ماهواره………………………………………………………………….. 124

شکل  ‏5‑4 شيب مدار ماهواره……………………………………………………………………………… 124

شکل  ‏5‑5 آرگومان حضيض مدار ماهواره………………………………………………………………. 125

شکل  ‏5‑6 نقطه گره مد صعودي مدار ماهواره…………………………………………………………. 125

شکل  ‏5‑7 آنومالي حقيقي مدار ماهواره…………………………………………………………………. 126

شکل  ‏5‑8 خطاي نيم‌قطر بزرگ مدار ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 127

شکل  ‏5‑9 خطاي خروج از مركز ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 127

شکل  ‏5‑10 خطاي شيب مداري ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 128

شکل  ‏5‑11 خطاي آرگومان حضيض ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 128

شکل  ‏5‑12 خطاي نقطه گره مد صعودي ماهواره  (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 129

شکل  ‏5‑13 خطاي آنومالي حقيقي ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 129

شکل  ‏5‑14 موقعيت ماهواره در دستگاه اينرسي……………………………………………………… 131

شکل  ‏5‑15 محور نيم‌قطر بزرگ مدار ماهواره…………………………………………………………. 132

شکل  ‏5‑16 خروج از مركز مدار ماهواره………………………………………………………………… 132

شکل  ‏5‑17 شيب مدار ماهواره…………………………………………………………………………… 133

شکل  ‏5‑18 آرگومان حضيض مدار ماهواره…………………………………………………………….. 133

شکل  ‏5‑19 نقطه گره مد صعودي مدار ماهواره………………………………………………………. 134

شکل  ‏5‑20 آنومالي حقيقي مدار ماهواره………………………………………………………………. 134

شکل  ‏5‑21 خطاي محور شبه بزرگ مدار ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 135

شکل  ‏5‑22 خطاي خروج از مركز ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 136

شکل  ‏5‑23 خطاي شيب مداري ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 136

شکل  ‏5‑24 خطاي آرگومان حضيض ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 137

شکل  ‏5‑25 خطاي نقطه گره مد صعودي ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………. 137

شکل  ‏5‑26 خطاي آنومالي حقيقي ماهواره (اختلاف نتايج توليد شده در نرم‌افزار شبيه‌ساز با  نتايج بدست آمده از نرم‌افزار STK)……………………………………………………………………………………………………………………. 138

شکل  ‏5‑27 وضعيت ماهواره زمين‌آهنگ در مدت زمان 10 روز………………………………….. 140

شکل  ‏5‑28 ميزان مصرف سوخت ماهواره زمين‌آهنگ در مدت زمان 10 روز  جهت كنترل وضعيت ماهواره 141

شکل  ‏5‑29 مانور وضعيت ماهواره ارتفاع پايين   …………………….. 142

شکل  ‏5‑30  سرعت چرخ هاي عكس‌العملي براي مانور وضعيت … 142

شکل  ‏5‑31 مانور وضعيت ماهواره ارتفاع پايين   …………………… 143

شکل  ‏5‑32  سرعت چرخ‌هاي عكس‌‌العملي براي مانور وضعيت .. 143

شکل  ‏5‑33 مانور وضعيت ماهواره ارتفاع پايين   ……………… 144

شکل  ‏5‑34 سرعت چرخ‌هاي عكس‌العملي براي مانور وضعيت 144

شکل  ‏5‑35 اندازه مومنتوم زاويه‌اي كل چرخ‌هاي عكس‌العملي…………………………………… 145

شکل  ‏5‑36 مانور وضعيت ماهواره زمين آهنگ ……………………… 145

شکل  ‏5‑37 فعاليت تراسترهاي عكس العملي براي مانور وضعيت . 146

شکل  ‏5‑38 مانور وضعيت ماهواره زمين آهنگ …………………… 146

شکل  ‏5‑39 فعاليت تراسترهاي عكس العملي براي مانور وضعيت 147

شکل  ‏5‑40 مانور وضعيت ماهواره زمين آهنگ ……………….. 147

شکل  ‏5‑41 طول جغرافيايي متوسط ……………………………………………………………….. 150

شکل  ‏5‑42 تغييرات طول جغرافيايي ماهواره در زمان اصلاح طول جغرافيايي………………… 150

شکل  ‏5‑43 مصرف سوخت ماهواره در زمان اصلاح طول جغرافيايي…………………………….. 151

شکل  ‏5‑44 سرعت چرخ مومنتومي در فرآيند باربرداري……………………………………………. 152

شکل  ‏5‑45 فعاليت تراسترها براي باربرداري از روي چرخ مومنتومي……………………………. 152

شکل  ‏5‑46 انتقال مداري به روش Hohmann……………………………………………………….. 154

شکل  ‏7‑1 محيط نرم‌افزار سيستم كنترل وضعيت و موقعيت……………………………………… 157

شکل  ‏7‑2 نمايش بلوك‌هاي نرم‌افزار به تفكيك وظايف……………………………………………… 159

شکل  ‏7‑3 نرم افزار واسط كاربر- واحد تله‌متري………………………………………………………. 162

 

فهرست جداول

جدول ‏4‑1 ضرايب مدولاتور PWPF. 95

جدول ‏5‑1 مشخصات مدار ارتفاع پايين.. 122

جدول ‏5‑2 مشخصات مدار زمين‌آهنگ… 130

جدول ‏5‑3 محدوده خطاي مجاز براي اصلاح مداري.. 149

جدول ‏5‑4 مشخصات مدار پاركينگ و مدار هدف.. 153

 

 

فهرست علائم واختصارات

LEOمدار ارتفاع‌پايين
GEOمدار زمين‌آهنگ
MEOمدار ارتفاع‌متوسط
rبردار موقعيت
cmمركز جرم
جرم جسم i- ام
Fبردار نيرو
Gثابت گرانشي
hمومنتوم زاويه‌اي
حاصل‌ضرب ثابت گرانشي در جرم زمين
aنيم قطر بزرگ بيضي مدار- فاصله ميانگين زمين از خورشيد
eخروج از مركز مدار
qآنومالي حقيقي- زمان نجومي محلي
?شيب مداري
?نقطه مد صعودي
?آرگومان حضيض
?آنومالي متوسط
بردار گشتاور
ممان‌هاي اصلي اينرسي
بردار سرعت‌هاي زاويه‌اي در مختصات بدني
بردار شتاب‌هاي زاويه‌اي در مختصات بدني
بردار گشتاور اغتشاشات
بردار گشتاور كنترل كننده
Jiضريب هارمونيك منطقه اي از درجه i
پخي زمين
 خروج از مركز كره زمين
عرض جغرافيايي زمين‌مركز
Vتابع پتانسيل جاذبه
nدرجه چند جمله‌اي لژاندر
mمرتبه چند جمله‌اي لژاندر
درجه مدل جاذبه EGM96
 λطول جغرافيايي
ضرايب نرمال شده گرانشي
ضرايب نرمال شده گرانشي
تابع شبه لژاندر نرماليزه شده
بردار جاذبه گرانشي
 شعاع متوسط زمين در استوا
?چگالي اتمسفر
ضريب پساي اتمسفر
?سرعت ماهواره
?مساحت سطح مقطع ماهواره
بردار يكه سرعت
 ميانگين شار مومنتومي در سطح زمين
 ثابت انعكاس نور
بردار جهت خورشيد نسبت به ماهواره
سرعت نور در خلاء
 ضريب انعكاس تمركز
 ضريب انعكاس پخش‌شوندگي
بردار يكه عمود بر سطح -ام
 جهت بردار تابش خورشيد مي‌باشد
 آرايه‌هاي ماتريس
Rفاصله ماهواره از مركز زمين
زواياي اولر
گشتاور آيروديناميك
 نيروي پساي اتمسفر
 بردار فاصله از مركز جرم تا مركز فشار آيروديناميكي ماهواره
 بردار فاصله از مركز جرم تا مركز فشار تشعشعي ماهواره
 بردار نيروي حاصل از تشعشعات خورشيدي
Mبردار گشتاور مغناطيسي توليد شده در داخل ماهواره
 شدت ميدان مغناطيسي زمين
 سمبل شماره روز جولين
UTزمان جهاني
روز جولين
J2000مبدا زماني روز جولين  از ظهر روز اول ژانويه سال 2000 ميلادي
كجي محور دوران زمين
 سرعت‌هاي زاويه‌اي محورهاي بدني در مختصات مرجع
بردار دوران كواترنيون
فركانس طبيعي
ضريب ميرايي
PWPFمدولاتور پهناي پالس- فركانس پالس
PSRمدولاتور شبه نرخ
TVAعملگر كنترل بردار پيشران

1-   مقدمه

شبيه‌سازي يك سامانه، بيان فرآيند مدل‌سازي مجموعه كنش‌ها و واكنش‌هاي مرتبط با اجزا و ساختار آن سامانه است، به‌گونه‌اي كه به ازاي ورودي‌هاي يكسان و شرايط اوليه و مرزي مشابه، رفتار مدل بدست آمده، مشابه و نزديك به رفتار سامانه واقعي مي‌باشد. بر اين اساس جهت شبيه‌سازي يك سامانه ابتدا لازم است كه تمامي اجزا و ساختارهاي موجود در سامانه مورد نظر شناسايي گردد. شناخت هرچه دقيق‌تر و جزئي‌تر يك سامانه، امكان تحليل رفتار و عملكرد آن و همچنين هزينه و زمان شبيه‌سازي آن‌را افزايش مي‌دهد. لذا شبيه‌سازي يك سامانه با توجه به سطح دانش مورد نياز مي‌تواند بسيار سطحي و اوليه و يا بسيار عميق و پيشرفته باشد. در ميان انواع سامانه‌هاي ساخت بشر، سامانه‌هاي فضايي به‌دليل دور از دسترس بودن پس از پرتاب به فضا و هزينه و زمان بسيار زياد، بايد از قابليت اعتماد بالايي برخوردار باشند. اين قابليت اعتماد بالا نشانه شناخت دقيق و جزئي مهندسين از عملكرد تك‌تك اجزاي سامانه‌هاي فضايي مي‌باشد. ايجاد هرگونه نقص در بخشي از يك سامانه فضايي مي‌تواند حجم عظيمي از زمان و هزينه را به يك سازمان تحميل نمايد و لذا شبيه‌سازي و تست پيش از پرتاب سامانه‌هاي فضايي از اهميت فوق‌العاده‌اي برخوردار است. از ميان انواع سامانه‌هاي فضايي، سامانه كنترل وضعيت و موقعيت فضاپيما جايگاه خاصي را به لحاظ شبيه‌سازي و تست دارا مي‌باشد. اين سامانه به‌دليل قرار دادن فضاپيما در موقعيت و وضعيت مناسب، تامين پايداري و حفظ مسير و وضعيت فضاپيما در برابر انواع حوادث متعارف و غير متعارف بايد از سطح قابليت اعتماد بالايي برخوردار باشد. سامانه كنترل وضعيت و موقعيت يكي از بخش‌هاي كليدي در فضاپيما به‌شمار مي‌رود كه در صورت اجراي فرمان اشتباه و يا اجراي الگوريتم‌هاي ناقص و نامطلوب ممكن است باعث شكست ماموريت فضاپيما گردد. بر اين اساس آموزش كافي و شناخت درست از عملكرد اين سامانه مي‌تواند فضاپيما را در اجراي صحيح ماموريت ياري رساند. به‌دليل پيچيدگي نيازهاي كاري و وابستگي به سطح مهارت بالا در اجراي موفق ماموريت‌هاي فضايي، فناورهاي آموزشي كاربران فضايي از سطح اعتماد بالا و سهولت يادگيري قابل ملاحظه‌اي در بيان مباحث تخصصي برخوردار مي‌باشد. بدون مداخله يك فناوري آموزشي پيشرفته، كاربران فضايي بايد به روش‌هاي آموزشي قديمي با كارآيي پايين اعتماد كنند. روش‌هاي قديمي به‌دليل به‌روز نبودن مفاهيم آموزشي ماهواره و مجموعه‌هاي ماهواره‌اي، پتانسيل افزايش رخدادهاي ناگوار ناشي از خطاها و عملكرد‌هاي ناكارا را به دنبال دارد. به‌منظور محاسبه و كاهش ناكارايي عملكردها، فناوري‌هاي آموزشي، در حال توسعه هستند. اين فناوري‌ها كاربران فضايي را در فهم بهتر داده‌هاي مرتبط با كار آن‌ها و سيستم‌هاي فيزيكي كه در حال مديريت و مشاهده آن‌ها هستند ياري مي‌رساند.  بدين منظور در اين رساله سامانه كنترل وضعيت و موقعيت ماهواره جهت آموزش و شناخت كافي كاربران و نيز اجراي تست‌هاي اوليه از بخش‌هاي گوناگون اين سامانه، طراحي و شبيه‌سازي گرديده است. در اين رساله در راستاي ايجاد فضاي آموزشي مناسب و افزايش سطح درك كاربران، از محيط واقعيت مجازي براي پياده‌سازي شبيه‌سازي بهره‌گيري شده است تا كاربران بتوانند در محيطي جديد و در تعامل با يك سامانه فضايي قرار گيرند. در راستاي تسهيل در آموزش تكنيك‌هاي فضايي از فناوري‌هاي بصري جهت فهم عميق‌تر داده‌هاي مرتبط با محيط كاري كاربران و ارتباط مستقيم با سيستم‌هاي فضايي استفاده شده است. در اين راستا در زمينه شبيه‌سازي مجازي سامانه‌ها و ماموريت‌هاي فضايي، فعاليت‌هاي زيادي در دنيا انجام شده است. در مورد شبيه‌سازي محيط مجازي و ايجاد حس تعامل در كاربران، آشنايي با فضاي مدارات ماهواره‌اي و آموزش سامانه‌هاي فضايي فعاليت‌هايي صورت گرفته است كه هدف كلي اشاره شده در آن‌ها ارائه يك محيط مناسب جهت آموزش بهتر كاربران فضايي بوده است. محيط ايجاد شده در بعضي از اين تحقيقات بصورت يك اتاق كنترل مي‌باشد كه احساس تعامل و غرق‌شدگي بيشتري را در كاربران ايجاد مي‌نمايد. شکل  ‏1‑1 فضاي كاري كاربران را كه در حال آموزش هستند نشان مي‌دهد. در مرجع [1] نحوه ايجاد يك محيط واقعيت مجازي براي آموزش كاربران ماهواره پيشنهاد شده است. در اين مرجع با توجه به نياز كاربران فضايي، از صنعت توليد تصاوير سه‌بعدي به همراه دسته فرمان[1] براي ايجاد تصور و تعامل با فضاي مجازي براي شناخت عميق‌تر روابط بين ماهواره‌ها در يك مجموعه چند ماهواره‌اي استفاده شده است. مرجع [2] بيشتر به بحث الگوريتم شبيه‌سازي سيستم‌هاي فضايي و روش توليد تصاوير سه‌بعدي پرداخته است. مرجع [3] از توليد تصاوير سه‌بعدي به عنوان يك فناوري يادگيري نام برده و بر اين اساس استراتژي‌ها و سناريوهاي آموزشي مرتبط با ماهواره را پيشنهاد داده است. در اين مرجع نحوه امتيازدهي به كاربران به لحاظ ميزان يادگيري و تعامل با بخش‌هاي مختلف نيز مورد بررسي قرار گرفته است. مرجع‌‌ [4] با ارائه يك الگوريتم پيشنهادي، نحوه ارزيابي عملكرد كاربر در محيط شبيه‌سازي شده  را بررسي مي‌كند. در اين الگوريتم دو دسته فرامين به عنوان ورودي براي فضاپيما ارسال مي‌گردد كه يك دسته، اطلاعات مورد انتظار و دسته ديگر اطلاعات واقعي هستند كه مي‌تواند با اطلاعات غلط همراه باشد و كاربر اختلاف رفتار فضاپيما را در اجراي هر دو دسته از فرامين مورد پردازش قرار مي‌دهد. مرجع [5] بخشي از تحقيقات گسترده‌ي سازمان فضايي آمريكا (NASA)  را جهت شبيه‌سازي ماموريت‌هاي فضايي در محيط واقعيت مجازي براي آموزش فضانوردان خود تشريح كرده است. آژانس فضايي اروپا (ESA) نيز در زمينه كاربرد واقعيت مجازي در علوم فضايي اقدامات زيادي را انجام داده است. يكي از اقدامات ESA ساخت سالن تئاتر واقعيت مجازي براي توليد تصاوير و صداي سه‌بعدي است كه اين امكان را فراهم مي‌نمايد تا افراد با حوادث طبيعي نظير آثار مخرب سيل و آتشفشان بر روي منابع طبيعي و پديده النينو آشنا گردند. همچنين با بهره گرفتن از اين سالن مباحثي مانند مديريت بحران و مديريت تخمين امنيت پرسنل آموزش داده مي‌شود [6]. محيط طراحي سالن تئاتر واقعيت مجازي در شکل  ‏1‑2 نشان داده شده است.

شکل  ‏1‑1 محيط مركز كنترل ماهواره اي [4]

 

شکل  ‏1‑2 تئاتر واقعيت مجازي  [6]

فعاليت‌هاي انجام شده در اين رساله شامل بخش‌هاي زير مي‌باشند كه به‌ترتيب در مورد هريك در فصل هاي آينده به تفصيل صحبت مي شود.

  • طراحي و پياده‌سازي شبيه‌ساز واقعيت مجازي كه روند طراحي و نحوه اتصال محيط واقعيت مجازي را به شبيه‌ساز سامانه كنترل وضعيت و موقعيت شرح مي‌دهد (فصل دوم).
  • شبيه‌سازي ديناميكي مدارات زمين‌گرد كه به نحوه مدل‌سازي مدارات با ارتفاع‌پايين و زمين‌آهنگ مي‌پردازد (فصل سوم).
  • طراحي و پياده‌سازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت كه كليه فعاليت‌هاي صورت گرفته جهت شبيه‌سازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت را تشريح مي‌كند (فصل چهارم).
  • بررسي نتايج شبيه‌سازي سامانه كنترل وضعيت و موقعيت كه تمامي نتايج و داده‌هاي استخراجي از شبيه‌سازي را مورد بررسي قرار مي‌دهد (فصل پنجم).

تعداد صفحه : 189

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :