دانلود پروژه:توسعه هدایت برخط بهینه ماهواره بر

فهرست مطالب

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………..1

فصل 1-مفاهيم پايه هدایت…………………………………………………………………………………………………………………………….3

تعريف هدايت، ناوبري و كنترل……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3

مسيرهاي هدايت………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….6

بهینه سازی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………13

هدایت بهینه پیش تنظیم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………22

هدایت بهینه برخط……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..23

کنترل…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 24

فصل 2-مدلسازی……………………………………………………………………………………………………………………………………………….29

مدل جاذبه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..29

نیروهای آیردینامیکی……………………………………………………………………//…………………………………………………………………………………………………..32

نیروی پیشران……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..32

مدلسازی اتمسفر………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….36

فصل3-دستگاه های مختصات وتبدیلات آن…………………………………………………………………………….46

دستگاه مختصات اینرسی زمین مرکز………………………………………………………………………………………………………………………………………………..46

دستگاه مختصات بدنی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………47

دستگاه مختصات باد………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….49

بلوک­های تبدیل بین دستگاه­های مختصات……………………………………………………………………………………………………………………………………..50

دستگاه غربی و روسی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..50

فصل 4-استخراج معادلات …………………………………………………………………………………………………….60

بخش های اصلی پرواز ماهواره بر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..60

نیروها و گشتاورهای آیرودینامیک……………………………………………………………………………………………………………………………………………………63

نیروها و گشتاورهای کوریولیس………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….64

نیروهای ناشی از حرکت نسبی مرکز جرم نسبت به بدنه…………………………………………………………………………………………………………………..66

خطی سازی برای 3 درجه آزادی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..67

معادلات LQT……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………71

نتایج Tracking……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….76

فصل 5- نمودارها و نتایج………………………………………………………………………………………………………..80

نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………………100

فهرست مراجع………………………………………………………………………………………………………………………….101

پیوست………………………………………………………………………………………………………………………………….104

 

فهرست جداول

جدول 2-1:اتمسفر استاندارد 37

فهرست شکل ها

فصل اول

شکل 1:اجزاي سيستم هدايت، ناوبري و كنترل و ارتباطات بين آن ها 4

شکل 2:مراحل هدايت يك موشك زمين به هوا 5

شکل3:جهت حركت موشك در امتداد يك مسير مستقيم(مثلث برخورد)7

شکل4:استفاده از يك مخروط راداري جهت هدايت هواپيما در فاز تقرب. 7

شکل5:نمونه اي از مسير بالستيك يك موشك. 8

شکل6:مسير كروز در يك موشك كروز دريايي 11

شکل 7:پيروي از عوارض زمين توسط يك هواپيما 12

شکل 8:اجتناب از عوارض زمين توسط يك وسيله بدون سرنشين 12

شکل 9:طبقه‌بندي انواع روش‌هاي بهينه‌سازي 15

شکل 10:دیدی کلی از هدایت پیش تنظیم و برخط……………………………………………………………………………………………………………………24

فصل دوم

شکل 1:شدت جاذبه در نقاط مختلف زمین 29

شکل 2:مدل جاذبه در محیط سیمولینک…………………………………………………………………………………………………………………………..31

شکل 3:بلوک اصلی محاسبات جرم و نیروی پیشران…………………………………………………………………………………………………………..35

شکل 4:مدل اتمسفر استانداراد تا ارتفاع 100کیلومتر از سطح زمین 36

شکل 5:نیروی های وارد بر یک المان مکعبی 38

شکل 6:شبیه­سازی اتمسفر با جداول مراجعه در محیط سیمولینک…………………………………………………………………………………….39

شکل 7:مقایسه مدل شبیه­سازی شده با بلوک آماده اتمسفر در متلب…………………………………………………………………………………40

شکل 8:تغییرات فشار و چگالی با تغییرات ارتفاع تا ارتفاع 500 کیلومتر……………………………………………………………………………..40

شکل 9:تغییرات دما با تغییرات ارتفاع تا ارتفاع 600 کیلومتر……………………………………………………………………………………………..41

شکل 10:تغییرات دما با تغییرات ارتفاع در لایه­های مختلف جو تا ارتفاع 120 کیلومتر……………………………………………………….42

شکل 11:مدل‌سازی ماهواره بر در فاز اولیه پرتاب………………………………………………………………………………………………………………43

شکل 12:مدل‌سازی ماهواره‌بر بعد از جدایش بوسترها………………………………………………………………………………………………………..44

شکل 13: مدل‌سازی ماهواره‌بر در فاز دوم پرتاب………………………………………………………………………………………………………………..44

فصل سوم

شکل 1:دستگاه مختصات زمین مرکز اینرسی 46

شکل 2:وضعیت دو دستگاه زمین مرکز اینرسی و ثابت نسبت به هم 47

شکل 3:دستگاه مختصات بدنی 48

شکل 4:موشک شش درجه آزادی در مختصات بدنی………………………………………………………………………………………………………….49

شکل 5:دستگاه مختصات باد نسبت به بدنی………………………………………………………………………………………………………………………50

شکل6:بلوک تبدیل بین دستگاه­های اینرسی و زمین………………………………………………………………………………………………………….51

شکل 7:ماتریس­های دوران بین دو دستگاه اینرسی و زمین………………………………………………………………………………………………..51

شکل 8:شش حالت دوران متوالی در ایجاد ماتریس­های دوران……………………………………………………………………………………………52

شکل 9:ایجاد ماتریس دوران حول محور X………………………………………………………………………………………………………………………..53

شکل 10:ایجاد ماتریس دوران حول محور Y………………………………………………………………………………………………………………………53

شکل 11:ایجاد ماتریس دوران حول محور Z………………………………………………………………………………………………………………………54

شکل 12:بلوک تبدیل بین دستگاه­های بدنی و ILS…………………………………………………………………………………………………………….54

شکل 13:بلوک تبدیل بین دستگاه­های اینرسی و ILS………………………………………………………………………………………………………..55

شکل 14:زیر سیستم بلوک تبدیل بین دستگاه­های اینرسی و ILS………………………………………………………………………………………55

شکل 15:بلوک تبدیل بین دستگاه­های اینرسی و جغرافیایی………………………………………………………………………………………………56

شکل 16:بلوک تبدیل بین دستگاه­های باد و بدنی…………………………………………………………………………………..…………………………56

شکل17: دستگاه مختصات زمین چرخان ، دستگاه مختصات زمین ثابت ، دستگاه یا NED (غربی)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………58

شکل 18:بلوک ماتریس DCM…………………………………………………………………………………………………………………………………………59

فصل چهارم

شکل1:جداول مراجعه محاسبه ضرایب آیرودینامیک………………………………………………………………………………………………………….64

شکل 2:مدل­سازی نیروها و گشتاورهای کریولیس در محیط سیمولینک…………………………………………………..………………………..65

شکل 3:بلوک محاسبه ضرایب نیرو و گشتاور کریولیس………………………………………………………………………………………………………66

شکل 4:جدول مراجعه برای محاسبه سرعت جابجایی مرکز جرم………………………………………………………………………………………..67

شکل 5:تشکیل ماتریس A در سیمولینک…………………………………………………………………………………………………………………………69

شکل 6:تشکیل ماتریس B در سیمولینک………………………………………………………………………………………………………………………….70

شکل 7:تشکیل ماتریس ورودی مطلوب در سیمولینک………………………………………………………………………………………71

شکل 8: شمای کلی حل مسئله LQT………………………………………………………………………………………………………………72

شکل 9:حل forward مسئله LQT در سیمولینک………………………………………………………………………………………..73

شکل 10:تبدیل درایه های k به ماتریس و میان یابی………………………………………………………………………………………..74

شکل 11:تبدیل درایه های s به ماتریس و میان یابی……………………………………………………………………………………….75

شکل 12:حل backward برای LQT در سیمولینک……………………………………………………………………………………76

شکل 13:نمودار s بر حسب زمان……………………………………………………………………………………………………………………77

شکل 14:نمودار k بر حسب زمان…………………………………………………………………………………………………………………..77

شکل15:دنبال کردن زاویه فراز طراحی شده با استفاده از LQT……………………………………………………………………78

شکل 16:نمای بزرگتر از دنبال کردن زاویه فراز طراحی شده با استفاده از LQT……………………………………………78

شکل 17:خطای مربوط به tracking…………………………………………………………………………………………………………..79

فصل پنجم

شکل 1 : نمودار ارتفاع برحسب زمان……………………………………………………………………………………………………………81

شکل 2 :سرعت کل بر حسب زمان……………………………………………………………………………………………………………….82

شکل 3: اینرسی بر حسب زمان……………………………………………………………………………………………………………………83

شکل 4 : y اینرسی بر حسب زمان……………………………………………………………………………………………………………….84

شکل 5  Z: اینرسی بر حسب زمان……………………………………………………………………………………………………………….85

شکل 6 :مسیر پرواز در مختصات اینرسی……………………………………………………………………………………………………..86

شکل 7:بلوک مربوط به pitch program………………………………………………………………………………………………….87

شکل 8:بلوک برنامه زاویه فراز………………………………………………………………………………………………………………………88

شکل 9 :زاویه مسیر طراحی شده و واقعی بر حسب زمان………………………………………………………………………………89

شکل 11 :نمودارهای زاویه حمله و فشار دینامیکی بر حسب زمان……………………………………………………………..90

شکل 12: زاویه حمله و فشار دینامیکی در پرواز درون جو…………………………………………………………………………..90

شکل 13 :خطای کنترل زاویه سمت  و تلاش کنترلی آن بر حسب زمان…………………………………………………….91

شکل 14 :خطای کنترل زاویه غلت  و تلاش کنترلی آن بر حسب زمان………………………………………………………92

شکل 15: تغییرات ارتفاع بر حسب زمان پس از قرار گیری در مدار…………………………………………………………….93

شکل 16 : تغییرات سرعت بر حسب زمان پس از قرار گیری در مدار………………………………………………………….93

شکل 17 : پروفیل باد بر حسب زمان…………………………………………………………………………………………………………94

شکل 18 :خطای کنترل زاویه سمت  و تلاش کنترلی آن بر حسب زمان در حضور باد کانال عرضی…………..95

شکل 19:خطای کنترل زاویه سمت  و تلاش کنترلی آن  در حضور باد کانال عرضی تا 130 ثانیه……………..95

شکل 20 :ارتفاع بر حسب زمان در حضور اغتشاش باد کانال عرضی………………………………………………………….96

شکل 21 :سرعت کل بر حسب زمان در حضور اغتشاش باد کانال عرض…………………………………………………….97

شکل 22: زاویه مسیر طراحی شده و واقعی بر حسب زمان در حضور اغتشاش باد کانال عرض…………………..97

شکل 23 :زاویه حمله و فشار دینامیکی در پرواز درون جو در حضور اغتشاش باد کانال عرض……………………98

شکل 24 :خطای کنترل زاویه غلت  و تلاش کنترلی بر حسب زمان در حضور اغتشاش باد کانال عرض……..98