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Dissertação

ADCS Design for a Sounding Rocket with Thrust Vectoring EVALUATED

Detalhes: A presente dissertação aborda o desenvolvimento de um sistema de determinação e controlo de atitude (ADCS) para um foguete-sonda capaz de controlar a direção do vetor de força propulsiva. A principal motivação foi a inclusão do sistema num foguete-sonda a desenvolver pelo RED (Rocket Experiment Division), um projeto do núcleo de estudantes de Engenharia Aeroespacial do Instituto Superior Técnico (AeroTéc). Para desenhar o ADCS, um modelo não-linear da dinâmica e cinemática do foguete nos seis graus de liberdade deduz-se e implementa-se em ambiente de simulação, recorrendo às ferramentas MATLAB e Simulink. Através da representação em espaço de estados, variante no tempo, do foguete, é projetado um controlador ótimo, baseado no regulador quadrático linear (LQR), com uma ação integral adicional. Este controlador é testado no ambiente de simulação, demonstrando robustez a incertezas no modelo e um seguimento de referências satisfatório. O desempenho evidenciado é significativamente superior ao da solução clássica com um controlador proporcional-integral-derivativo (PID). Recorre-se a um estimador de parâmetros linear para fornecer estimativas em tempo real das forças e momentos aerodinâmicos. Estas estimativas são utilizadas para desenvolver um controlador adaptativo que determina os ganhos em tempo real. O controlador adaptativo não demonstra uma melhoria significativa no desempenho devido à elevada robustez do controlador original. Finalmente, um sistema de navegação, baseado nas medições disponíveis a bordo, é projetado para fornecer estimativas precisas das variáveis de estado. O ADCS é o resultado da integração dos sistemas de controlo de atitude e navegação, sendo testado em simulação e demonstrando um desempenho satisfatório.
Keywords: ADCS, Foguete-sonda, TVC, Controlo de atitude, Estimação de atitude

Discussão: dezembro 15, 2022, 10:30