عنوان پایان‌نامه
طراحی بهینه ی مانورهای مداری در فاز تغییر آرایش منظومه ی ماهواره ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوا فضا -مهندسی فضایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 293649;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73330;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 293649;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73330
- تاریخ دفاع
- ۱۰ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- مهشید سلیمانی
- استاد راهنما
- مهدی فکور ثقیه
- چکیده
- یک چارچوب کلی برای طراحی بهینه‌ی فاز تغییر آرایش منظومه‌ی ماهواره‌ای بر پایه‌ی تئوری لامبرت ارائه می‌گردد. هدف تحقیق جاری، معرفی یک شیوه‌ی فنی برای تغییر آرایش یک منظومه‌ی اولیه به یک منظومه‌ی جدید مطلوب با حداقل هزینه می‌باشد. در حقیقت، طی چارچوب طرح‌شده، اجرای فاز تغییر آرایش منظومه‌ی ماهواره‌ای با هدف کمینه‌سازی مصرف سوخت بهینه‌سازی می‌گردد. اجتناب از اجرای مانورهای فازی توسط ماهواره‌ها روی الگوی مداری نهایی به منظور استقرار در موقعیت مطلوب و تشکیل آرایش منظومه‌ی نهایی، امر مهمی است که در تحقیق حاضر به آن اهتمام ورزیده می‌شود. بنابراین، دستیابی به آرایش منظومه‌ی جدید مطلوب با صرف هزینه‌ی کمتر و در مدت زمان کوتاه‌تر تضمین می‌گردد. از این رو، به منظور کاهش ریسک و هزینه‌های اجرای عملیات تغییر آرایش، مسئله‌ی تغییر آرایش در این تحقیق با دو قید کمینه‌سازی هزینه‌های ناشی از مصرف سوخت و آرایش نهایی منظومه مد نظر قرار خواهد گرفت. به منظور برآورده ساختن قیود یاد شده، شیوه‌ی پرواز غیرهمزمان کوپل شده‌ی ماهواره‌ها از الگوی مداری اولیه ارائه می‌شود. علاوه بر شیوه‌ی معرفی شده، یک ایده‌ی جدید برای اجرای فاز تغییر آرایش منظومه با حداقل هزینه طرح می‌گردد که به طور چشمگیری نتایج حاصله را بهبود می‌بخشد. همچنین روشی برای مدلسازی مدل دینامیکی مسئله‌ی تغییر آرایش معرفی می‌گردد که طی آن، دو امر مهم انتقال مداری بهینه‌ی ماهواره‌های به الگوی مداری هدف و همچنین تخصیص بهینه‌ی هر یک از ماهواره‌ها به یک موقعیت نهایی در یک گام انجام می‌پذیرد. در نهایت، پاسخ بهینه‌ی سراسری مسئله‌ی تغییر آرایش با استفاده از تکنیک ترکیبی بهینه‌سازی ازدحام ذرات و ژنتیک مرکب حاصل می‌شود.
- Abstract
- A general framework for optimal design of the reconfiguration phase of satellite constellation is presented based on Lambert’s theorem. The goal of this thesis is introduction of a technical approach to reconfigure an initial constellation to a newly desired constellation at minimal cost. In fact, the proposed framework addresses optimizing the implementation of the phase of satellite constellation reconfiguration with the objective of fuel consumpsion minimization. This thesis endeavors two important issues including phasing maneuvers avoidance by the satellites on the final orbital pattern in order to deploy on the desired position and also forming the final configuration. Thereby achieving the desired new constellation is guaranteed with lower cost and in a shorter time period. Hence, in order to reduce the risk and costs of the implementation of reconfiguration, the constellation reconfiguration problem is taken into consideration with the two constraints of overall fuel cost minimization and the final satellite constellation configuration. The novel method of coupled non-simultaneous maneuvers of satellites is presented for reconfiguration of the satellite constellation that truly fulfills the two constraints. In addition to the proposed method, a new idea is offered that significantly helps improving the outcomes and complying with the two constraints as much as possible. Also, a method is introduced for modeling the dynamic model of the reconfiguration problem in which both important tasks; optimal orbital transfer of the satellites to the target orbital pattern and optimal assignment of each satellite to a final position are done in one stage. Finally, the globally optimal solution of the reconfiguration problem is obtained by the use of hybrid particle swarm optimization and genetic algorithm.
