วิทยานิพนธ์เรื่อง การวิเคราะห์เสถียรภาพระบบควบคุมวงโคจร และทิศทางดาวเทียม THEOS

Abstract

ในปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้มีความทันสมัยและตอบสนองต่อความต้องการของประชากรที่เพิ่มขึ้น สืบเนื่องมาจากการเพิ่มของจำนวนประชากร ทำให้ความต้องการทางด้านการติดต่อสื่อสารและการสำรวจเพิ่มตามไปด้วย จึงได้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านดาวเทียมขึ้น และมีการเพิ่มจำนวนดาวเทียมดวงใหม่มากกว่าในอดีต เพื่อที่จะพัฒนาความสามารถทางด้านการสื่อสารและการสำรวจให้เพียงพอต่อความต้องการของมนุษย์ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์เสถียรภาพวงโคจรและทิศทางของดาวเทียม THEOS ซึ่งตั้งอยู่บนพื้นฐานของ J2 perturbation และกฎการเคลื่อนที่ของ Kepler บน Quaternion coordinate โดยใช้ Fundamental Equation of Constrained Motion (FECM) ร่วมกับ Sliding Mode Controller (SMC) เพื่อควบคุมระบบ และใช้โปรแกรม MATLAB สำหรับตรวจสอบความถูกต้องของผลการวิเคราะห์ ผลของการจำลองทางคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าการใช้ Fundamental Equation of Constrained Motion (FECM) ร่วมกับ Sliding Mode Controller (SMC) เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ และการใช้ Trajectory stabilization เพื่อป้องกันความผิดพลาดจากจุดเริ่มต้นที่ผิดก็มีประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน และยังสามารถกำหนดค่าความผิดพลาดของระบบตามที่ต้องการได้รวมไปถึงสามารถลดระยะเวลาในการเข้าสู่สมดุลของระบบผ่านการเพิ่มค่าคงที่ในระบบควบคุม แต่จะส่งผลให้แรงที่ใช้ในการควบคุมมากขึ้นตามไปด้วย

At present, space technology has been continuously developed to keep up with modernity and people's requirements. As the population increases, the need for communication and surveys must inevitably increase as well. To respond to that demand, many new satellites have been invented and developed on this planet. They were developed to provide intercontinental communication and resource exploration, in order to sufficiently meet human needs. This research project was created to find a controller for the CubeSat "THEOS" orbit and attitude. The analysis was based on J2 Perturbation and Kepler's law of motion on the Quaternion coordinate. The controller was designed by using the Fundamental Equations of Constrained Motion (FECM) with the Sliding Mode Controller (SMC) to control the system. A numerical simulation using the MATLAB program was performed to verify the results. According to the results of the simulation, it was found that using the Fundamental Equation of Constrained Motion (FECM) with the Sliding Mode Controller (SMC) to control systems that held uncertainty terms was rather an efficient method. Furthermore, the trajectory stabilization could still cope with the wrong beginnings as well. It could be determined how many errors can be accepted in the system and the speed of approaching the system equilibrium point by increasing the control parameters. However, it will increase the control forces.