Dissertação

Design and Analysis of an Attitude Determination and Control System for the ORCASat Nanosatellite EVALUATED

O Sistema de Determinação e Controlo de Atitude (ADCS) de um CubeSat é inerentemente exigente devido a fortes restrições de massa, volume, potência e custo. O objetivo desta tese é projectar e analisar o desempenho de um ADCS em Model-in-Loop realista, capaz de alcançar os requisitos da missão do ORCASat 2U - desacelerar o satélite de velocidades angulares altas, garantir um erro máximo de 2º de conhecimento de atitude, e de 10º de erro de apontamento para o modo nominal, para as fases eclipsadas e iluminadas pelo Sol. O controlo ADCS selecionado consiste num controlo magnético activo, com uma roda que dota o satélite de um momento angular forçado no eixo de picada. O conjunto de sensores consiste em sensores solares, magnetómetros e giroscópios. Um Filtro de Kalman Extendido Multiplicativo, originalmente desenvolvido para o CubeSat ECOSat-III, é adaptado para o novo ADCS, e simulado no novo sistema para verificar se a precisão do conhecimento é mantida dentro dos requisitos. Para o controlo de atitude, uma lei B-dot modificada, fazendo uso de magnetorquers, é implementada, e são feitas simulações para manobras de desaceleração angular. Um Controlador de Rotação de Eigenaxis Modificado é implementado para apontar o satélite na direcção nadir, em modo nominal. O desempenho e a robustez deste sistema, com os mais significativos momentos e forças perturbativas presentes em Órbita Terrestre Baixa (LEO), são avaliados quando sujeitos a variações de parâmetros com impacto significativo no ADCS. Os resultados demonstram que o ADCS proposto cumpre os três requisitos de missão estabelecidos.
Determinação e Controlo de Atitude, CubeSat, Momento forçado, Magnetorquer, Controlador de Rotação de Eigenaxis

Julho 29, 2019, 16:0

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Orientação

ORIENTADOR

Afzal Suleman

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado