بهینه‌سازی طراحی جانمایی اجزاء ماهواره با لحاظ قیود کنترل وضعیت و سازگاری الکترومغناطیسی با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ‌ارشد، گروه سازه‌های هوافضایی، دانشکده هوافضا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استاد، گروه سازه‌های هوافضایی، دانشکده هوافضا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 استادیار، گروه سازه‌های هوافضایی، دانشکده هوافضا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

با توجه به اهمیت موضوع چیدمان مناسب اجزاء و زیرسیستم‌ها در سامانه‌های فضایی به جهت ارضاء الزمات سیستمی کنترلی، حرارتی و مخابراتی، در این مقاله به طراحی جانمایی بهینه یک ماهواره نمونه پرداخته می‌شود. رعایت قیود کنترل وضعیت که از الزامات اساسی سیستمی ماهواره است در درجه اول به عنوان قید تعریف می‌شود. سایر الزمات زیرسیستم‌های ماهواره از جمله قید عدم همپوشانی با توجه به اهمیت و اولویت لحاظ می‌گردد. پس از تعیین روش مناسب بهینه سازی، تابع هدف و قیود مسئله، الگوریتم بهینه سازی ارائه و پاسخ‌های بهینه استخراج می‌گردند. نظر به اهمیت کنترل موضوع سازگاری الکترومغناطیس و پیشگیری از آسیب‌های مخرب ناشی از آن، طرح سیم‌بندی مناسب روی طرح‌های بهینه با رعایت الزامات تعریف شده صورت می‌پذیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • شهرابی فراهانی حسین، طراحی جانمای اجزای زیرسیستم‌های ماهواره،پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت، دانشکده مکانیک، سال 1380.
  • Dayashankara, Hariharan, Rao, Rajan, & Bokil. (1997, May). EMC considerations in spacecraft harness design. In 1997 Proceedings of International Symposium on Electromagnetic Compatibility, 239-242, IEEE.Moran MJ, Shapiro HN, Boettner DD, Bailey MB. Fundamentals of engineering thermodynamics. John Wiley & Sons; 2010 Dec 7.
  • Sun Z. G., & Teng H. F. Optimal layout design of a satellite module. Engineering optimization, 35(5), 513-529. 2003.
  • Fakoor, M., Zadeh, P. M., & Eskandari, H. M. Developing an optimal layout design of a satellite system by considering natural frequency and attitude control constraints. Aerospace Science and Technology, 71, 172-188. 2017.
  • Yishou W., & Hongfei T. Knowledge fusion design method: satellite module layout. Chinese Journal of Aeronautics, 22(1), 32-42. 2009.
  • فکور, کوثری, تقی نژاد. مروری بر روش‌های ارائه شده برای جانمایی بهینه اجزای ماهواره. مهندسی مکانیک مدرس, 13(9), 126-137. 2013
  • Cuco A. P. C., de Sousa F. L., & Silva Neto A. J. A multi-objective methodology for spacecraft equipment layouts. Optimization and Engineering, 16, 165-181, 2015.

 [8] فکور, تقی نژاد, کوثری. طراحی پیکره‌بندی و بهینه‌سازی طراحی جانمایی در ماهواره‌های مدار زمین آهنگ. مهندسی مکانیک مدرس, 15(1), 339-351، 2015

[9]  Fakoor M., Ghoreishi S. M. N., & Sabaghzadeh H. Spacecraft component adaptive layout environment (SCALE): an efficient optimization tool. Advances in Space Research, 58(9), 1654-1670, 2016.

[10]  Hasan M. F., Atif M., Atta-ur-Rehman M., & Saeed M. (). Development plan of Harness model for Small Satellites. In Conference: International Conference on Aerospace Science & Engineering (ICASE),16, September.

[11] سادات شیرازی, محدثه السادات, محمد زاده, مظفری، طراحی و بهینه سازی سیستمی ماهواره بر اساس شبه مدل. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 49(2), 101- 2019109.

[12] رضوی سیدمحمدرضا, شهبازی حامد, ملک زاده مریم, آریایی علیرضا.. بررسی تحلیلی روش‌های بهینه سازی هوشمند مشاهده گر اغتشاش تطبیقی نروفازی برای شبیه ساز کنترل وضعیت ماهواره، 2020.

 [13] فکور, م., احمدی, م., کوثری, ا. ر., امیر رضا, شهریاری, مهران، بهبود عملکرد زیرسیستم کنترل گرمایی ماهواره با استفاده از رادیاتور هوشمند. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 52(1), 79-202287

 [14]  Mukhayadi M., Hermadi I., & Hardhienata S. Layout optimization of microsatellite components using genetic algorithm. TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 15(1), 2017, 341-350.

[15] Bennioui F. Z., Khabba A., Bouslam K. A., Wakrim L., Ibnyaich S., & Zeroual A. Genetic Algorithm-Based Optimization of Rectangular Patch Antenna Parameters for 2.45 GHz. In 2024 International Conference on Global Aeronautical Engineering and Satellite Technology (GAST) 1-6. IEEE.‏ 2024, April

[16] Shafaee M., Mohammad Zadeh P., Elkaie A., & Fallah H, Design optimization of a thrust chamber using a mass-based model to improve the geometrical and performance parameters of low-thrust space propulsion systems. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering233(5), 1820-1837.‏ 2019

 [17]  Gwozdecky K. Wiring harness design methodologies and assembly integration and test for a modular microsatellite platform. University of Toronto (Canada). 2020.

 [18]http://everyspec.com/NASA/NASA-JSC/NASA SSPPUBS/download.php?spec=SSP_30242F.028771.pdf

 [19]   https://standards.nasa.gov/standard/nasa/nasa-std-87394

 [20]   Laidlaw M. D. Microsatellite Wiring Harness and Attitude Hardware Development for the DEFIANT Platform. University of Toronto (Canada). 2020.

[21] Gwozdecky K. Methodologies for Development of a Modular Wiring Harness for Use in Small Satellite Constellations. 2020.

 [22]    WORKMANSHIP STANDARD FOR CRIMPING, INTERCONNECTING CABLES, HARNESSES, AND WIRING. NASA-STD-8739.4A – 2016-06-30.

 [23] www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Test_centre/Electromagnetic_compatibility

 [24]  Talafi Noghani M. Electromagnetic Compatibility in Space Systems (Part I). Technology in Aerospace Engineering, 4(1), 7-22.  2020.

[25] الگوریتم‌های بهینه‌سازی تکاملی/ نویسنده دن سیمون ؛ مترجمان محمد منثوری، محمد قراچورلو.- اداره انتشارات دانشگاه شاهد؛ 185

.[26]Diamond  S., & Boyd, S. CVXPY: A Python-embedded modeling language for convex optimization. Journal of Machine Learning Research17(83), 1-5. 2016.‏

[27]Agrawal A., Barratt S., Boyd S., & Stellato B,. Learning convex optimization control policies. In Learning for Dynamics and Control , 361-373. PMLR, 2020, July..‏

[28] Sui X., Jiang Z., Lyu Y., Fan R., Hu H., & Liu Z Integrating Convex Optimization and Deep Learning for Downlink Resource Allocation in LEO Satellites Networks. IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking. 2024.