بهینه‌سازی چندهدفی زیرسامانه تامین توان ماهواره بر مبنای جرم و توان تولیدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه هوافضا

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد

3 استادیار دانشگاه آزاد واحد علوم تحقیقیات

4 فارغ التحصیل داشنگاه آزاد

5 دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات

چکیده

هدف از این مقاله، بهینه‌سازی زیرسامانه تامین توان ماهواره برمبنای جرم و توان تولیدی می‌باشد. برای این منظور، تحلیل مدار ماهواره، برای تعیین زمان قرارگیری در سایه در نرم‌افزار STK صورت پذیرفته است و طراحی زیرسامانه تامین انرژی ماهواره براساس روابط تحلیلی موجود انجام و پارامترهای اصلی طراحی برای دستیابی به کمینه وزن این زیرسامانه بهینه‌سازی شده است. بدین منظور، ابتدا براساس ماهواره هدف (موجود)، ماهواره اُرستد ، مدهای عملیاتی مداری و ماموریتی این ماهواره تدوین شده است و همچنین اطلاعات آماری زیرسامانه تامین توان آن نیز مشخص و استخراج شده است، سپس، طراحی زیر سامانه تامین توان بر مبنای روابط پارامتریک و تحلیل آماری و همچنین براساس شبیه‌سازی‌ و تحلیل مداری ماهواره صورت پذیرفته است. در پایان به منظور مدل‌سازی مساله طراحی، تابع هدف طراحی و بهینه‌سازی، وزن زیرسامانه تامین توان در نظر گرفته شده است و پارامترهای اصلی طراحی تاثیرگذار بر تابع هدف، ظرفیت، عمق دشارژ، راندمان و چگالی باتری و مساحت آرایه‌های خورشیدی بوده است. شایان ذکر است، جنس خود باتری نیز بر تابع هدف بسیار موثر است، ولی با توجه به نوع باطری ماهواره مدنظر (نیکل کادمیم)، جنس باتری متغیر در نظر گرفته نشده است. در نهایت این مساله، با استفاده از الگوریتم ژنتیک، بهینه‌سازی انجام شده است. نتایج بدست آمده، نسبت به مقادیر زیرسامانه تامین توان ماهواره موجود، دقت روش و پیاده‌سازی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Multi-objective optimization of satellite power supply subsystem based on mass and power production

نویسندگان [English]

  • Hassan Naseh 1
  • Fardin Jamali Amleshi 2
  • Ali Mahmoodi 3
  • Neda Mohammadi Bdizi 4
  • Mohammad Reza Bakhtiari 5
1 Aerospace Research Institute
2 Azad University
3 Azad University
4 Azad University
5 Islamic Azad Uiniversity
چکیده [English]

The purpose of this article is to optimize the power supply subsystem of the satellite based on based on mass and power production. For this purpose, the satellite orbit is to determine the time of placement in the shadow in Satellite Tool kit (STK) software, and the design of the satellite energy supply subsystem of existing analytical equations are done, and these main design parameters have been optimized to achieve the minimum weight of system. Then, the beginning of the target satellite, the Orsted satellite, the orbital and mission operational modes of this satellite have been compiled and the statistical information of its power supply subsystem has also been determined. Then, the design of the power supply sub-system is based on the parametric analysis and processing of statistical information and also based on the simulation and orbital analysis of the satellite. Finally, in order to model the design problem, the objective functions of design and optimization, the weight of the power supply subsystem has been considered, efficiency and density of the battery and the area of the arrays. It is worth mentioning that the type of battery itself is also very effective on the objective function, but considering the type of satellite battery considered (nickel-cadmium), the variable battery type is not considered. Finally, this problem has been optimized using genetic algorithm. The obtained results show the accuracy of the method and implementation compared to the values of the existing satellite power supply subsystem.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Power Supply Sub-system
  • Satellite
  • Statistical Design
  • Multi-objective Optimization
  • Battery