Dissertação
Active Spin Stabilization for an Autonomous Spacecraft EVALUATED
A estabilização passiva de atitude por rotação em torno de um eixo fixo é um método simples de manter o satélite a apontar para uma determinada direção e reduzir o consumo de combustível, dado que um corpo rígido girando em torno do seu eixo de maior inércia encontra-se numa condição de rotação estável. De acordo com a álgebra linear, existe sempre um referencial centrado no corpo para o qual a matriz de inércia é diagonal, garantindo que os eixos associados ao maior e menor valores da diagonal correspondem aos eixos principais de maior e menor inércia, respetivamente. Contudo, a estimativa inicial dos principais momentos de inércia e respetivos eixos de referência pode estar incorreta, visto que é complicado determiná-los. Esta dissertação de mestrado aborda o problema de dimensionar um sistema ativo de estabilização por rotação, através do desenvolvimento de duas soluções GNC que estabilizam a rotação do veículo em torno do eixo de maior inércia, mesmo quando este é incerto. Na primeira abordagem, um filtro de Kalman estendido é desenhado para estimar a rotação entre o referencial do corpo e os eixos principais de inércia, permitindo fornecer a velocidade angular devidamente alinhada como referência para o controlador. Alternativamente, uma lei de controlo não linear corrige a direção de rotação sem recorrer à complexidade do filtro. Estes algoritmos GNC são completados por um controlador que garante estabilidade global assimptótica para uma referência constante. As soluções propostas são testadas em simulações de Monte Carlo, resultando numa poupança de combustível superior a 96%.
novembro 30, 2022, 11:30
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Auxiliar Convidado