Dissertação
Computational Attitude Guidance & Control for Autonomous Spacecraft EVALUATED
Esta tese aborda o desenvolvimento de sistemas de controlo de atitude embarcados para veículos espaciais autónomos. Considera-se um satélite genérico com painéis solares retangulares acoplados e quatro rodas de reação a operar num ambiente realista contendo perturbações e ruídos. Nesse cenário, são dois os objetivos principais: i) realizar manobras angulares de grande amplitude, denominadas manobras slew na língua inglesa, e garantir a rápida convergência do sistema; para esse fim, é adotado um Controlador Preditivo Não-Linear (NMPC) que, além de cumprir os requisitos definidos, impõe restrições de torque e momento angular para as rodas de reação; e ii) direcionar o veículo de forma estável e com elevado desempenho, i.e. manter pointing stability na língua inglesa; para tal, devido à dinâmica não-linear de atitude, é proposto um Regulador Linear Quadrático (LQR) baseado na linearização em torno do ponto de equilíbrio correspondente ao erro nulo. A avaliação das metodologias propostas é feita por meio do desenvolvimento e análise de quatro diferentes controladores de atitude, dois para apontar o veículo a um ponto fixo em relação a um referencial inercial, e dois direcionados para o centro da Terra. O par de controladores desenhado para cada contexto é combinado para executar os dois objetivos em sequência. O sucesso das soluções propostas é avaliado recorrendo a simulações numéricas conforme a capacidade dos MPC de atingir o critério de paragem em tempo e esforço mínimos e dos LQR de conduzir e manter os erros de atitude em um máximo de 36 arcsec, ambas as quais são atingidas.
novembro 29, 2021, 8:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Auxiliar
