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Dissertação

"GNC Systems for CubeSats Design, Synthesis and Validation" EVALUATED

Detalhes: Nos últimos anos, o número de aplicações de satélites tem vindo aumentar, cobrindo as mais diversas áreas. Além do mais, devido ao aumento da capacidade computacional do hardware presente em satélites, é possível ter sistemas com maior precisão para missões de regulação e seguimento. Estas missões requerem um sistema de GNC robusto e que se consiga adaptar a alguns tipos de perturbações. Nesta tese 4 controladores foram desenhados, resultando num controlador final que é robusto a ruído nos sensores e adaptável a erros de modelação e perturbações externas. Ao construir o controlador como um sistema híbrido e usando a técnica de backstepping, resulta um controlador adaptativo capaz de globalmente assimptoticamente estabilizar o conjunto de erro nulo de seguimento. Além do mais, dois estimadores são construídos, um para perturbações constantes ou que variam lentamente e outro para erros na matriz de inércia. Todas as propriedades de estabilidade e convergência são cuidadosamente provadas, usando teoria de Lyapunov para sistemas híbridos. Como não existem sensores capazes de medir diretamente orientação do satélite, também é abordado o problema de estimação de atitude. Para tal, foi escolhido usar observadores não lineares devido às suas garantias de estabilidade, algo que outros estimadores como o filtro de atitude Kalman, não possuem. Após estudo das várias propriedades de diferentes observadores, foi escolhido um que consegue lidar bem com o ruído dos sensores, e que é ideal para um modelo de laboratório de um CubeSat. O algoritmo escolhido foi implementado experimentalmente, tal como dois algoritmos para calibrar a IMU.
Keywords: GNC de Satélites, controlo de atitude, controlo híbrido, backstepping adaptativo, feedback de quaterniões, observadores não lineares.

Discussão: novembro 2, 2022, 15:0