Küpsat uydusunun bulanık mantık kontrolcüsüyle tek eksende yönelim kontrolü

Abstract

Bu tezde, bir küp uydunun bir tepki tekeri vasıtasıyla bulanık mantık kontrolcüsü kullanılarak tek eksendeki yönelim kontrolü incelenmiştir. Küp uydu minyatür bir uydu olup uzay araştırmaları için kullanılmaktadır, hacmi yaklaşık 1 litredir (10 cm x 10 cm x 10 cm) ve kütlesi yaklaşık 1 kilogramdır, bu cisme 1-Birim veya kısaca 1B adı verilmektedir. Küp uydular son yıllarda sadece akademik amaçlar için geliştirilmiş olmalarına rağmen, günümüzde bunlar uzaydan fotoğraf çekme, deprem tespiti, kozmik toz tespiti, yağmur ve tornado gibi iklimsel tahminler vb. pek çok alanda kullanılmaktadır. Bu çalışma sırasında, yönelim kontrolü ile ilgili yöntem ve teknikler hakkında pek çok akademik yayın taranmış ve konuya ilişkin bilgi tezin literatür incelemesi bölümünde verilmiştir. Bu yüksek lisans tezinde esas ilgi, küp uydunun tek eksendeki yönelim kontrolünde bir tepki tekeri kullanımı üzerinde yoğunlaşmıştır. Bu çalışmada, tepki tekerinin kendisi ve test düzeneği tasarımlanmış, gerçeklenmiş ve imal edilmiştir. Test düzeneği, küp uydunun tek eksendeki davranışının benzetimi için tasarımlanmıştır. Tepki tekeri ve test düzeneği tüm ölçümlerin alınması ve testlerin yapılması gerçekleştirilebilecek şekilde bütünleşik bir sistem olarak entegre edilmiştir. Arduino Mega mikroişlemcisi ile birlikte çalışan bir MATLAB tabanlı bulanık mantık yazılımı geliştirilmiş ve sisteme kontrol yöntemi olarak uygulanmıştır.

In this thesis, attitude control of a cubesat in a single axis by means of a reaction wheel with fuzzy control is investigated. A cubesat is a type of miniature satellite for space research that usually has a volume of exactly one liter (10 cm x 10 cm x 10 cm) and a mass of approximately 1 kilogram which is called 1-Unit or 1U shortly. Although cubesats are introduced for only academic purposes in recent years, they have various missions such as taking photo from space, earthquake detection, detection of cosmic dust, climatology purposes like prediction of rain and tornado, ect today. Many academic papers on the methods and techniques for attitude control are researched during this study and related information about these are given in the literature survey part. In this master thesis main interest is concentrated on the attitude control of a Cubesat in a single axis by the application of the reaction wheel. In this study, the reaction wheel itself and the testbed are designed, implemented and manufactured. The testbed is designed for simulating the behavior of the cubesat in a single axis. The reaction wheel and the testbed are integrated in such a way that all measurements and tests are carried out using this compact system. A MATLAB based fuzzy control software together with an Arduino Mega microprocessor is developed and applied to the system as the control method.