Disciplina Curricular
Guiamento, Navegação e Controlo GNC
Mestrado Bolonha em Engenharia Aeroespacial - MEAer 2021
Contextos
Grupo: MEAer 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Especializações > Especialização Principal - Espaço
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Pré-requisitos
São recomendados conhecimentos básicos de Álgebra Linear, Cálculo Diferencial e Integral, Sensores e Sistemas, Introdução ao Controlo e Controlo de Voo.
Objectivos
O principal objectivo do curso é introduzir os conceitos fundamentais envolvidos no desenho e implementação de sistemas de guiamento, navegação e contriolo de veículos espaciais, com os seguintes objectivos intermédios: - Identificar as fases preliminares do desenho e modelação deste tipo de veículos e órbitas. - Revisitar e aplicar conceitos fundamentais da teoria de sinais e sistemas. - Compreender, implementar e testar experimentalmente soluções de estimação do estado e controlo de movimento linear, baseados em metodologias de controlo e estimação linear e não-linear.
Programa
1 Introdução ao GNC: Missões espaciais. Sistemas a bordo. Arquitetura Funcional. Estação de Controlo em Terra. Sistemas de Comunicações. Carga Embarcada. Exemplos. 2 - Introdução ao Projeto e Seleção de Sistemas. Cinemática e Dinâmica de Veículos. Órbitas. Restrições energéticas. 3 - Sensores e Actuadores a Bordo 4 - Estimação de Estado e Navegação. Representação em Espaço de Estados. Fusão Sensorial. Filtro de Kalman. Tipos de Integração em Sistemas de Navegação. Exemplos. 5 - Projeto Moderno de Controlo. Realimentação Linear de Variáveis de Estado. Controlo Linear Quadrático Ótimo. Caso Estacionário. Exemplos de Pilotos Automáticos. 6 - Introdução ao Controlo Não Linear. Diferenças em Relação aos Sistemas Lineares. Linearização. Estabilidade de Lyapunov. Exemplos. 7 – Condução: Modelos de Condução Cinemáticos e Dinâmicos. Trajetórias de Dubins, Pontos de Via ou de Cobertura. Exemplos: Condução para uma reta, hovering, homing. 8 – Desenho Integrado de Sistemas GNC
Metodologia de avaliação
Três trabalhos de laboratório, cada um com duas sessões de três horas (20%+20%+20% da nota final). A nota é determinada pela avaliação dos relatórios e desempenho individual em discussão oral no final do semestre. Exame final 40% da nota final.
Componente de Competências Transversais
A componente laboratorial permitirá desenvolver as seguintes competências: 1) Pensamento crítico e inovador: análise crítica de situações e resultados obtidos na simulaçãom, análise e controlo de sistemas dinâmicos. 2) Competências interpessoais: trabalho em equipa, comunição e divisão de tarefas. 3) Literacia da informação e dos media: i) utilização de ferramentas informáticas e multimédia na ótica do utilizador; e ii) estruturação e formatação de relatórios e apresentações. Da componente laboratorial de avaliação, 20% contempla a avaliação de competência transversais.
Componente Laboratorial
Os trabalhos de laboratório são: i) Formulação do problema e simulação em MATLAB/Simulink. ii) Estimação, Controlo e Planeamento da Missão em MATLAB/Simulink. iii) Validação do projecto e demonstração laboratorial com veículos.
Componente de Programação e Computação
Matlab/Simulink.
Princípios Éticos
Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.