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Dissertação

{en_GB=A CONCEPTUAL DESIGN AND EVALUATION FRAMEWORK FOR ADCS FOR CUBESATS} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Durante o desenvolvimento de CubeSats, o sistema de determinação e controlo de atitude (ADCS) tem tipicamente um custo elevado, sendo normalmente baseado em soluções comercialmente disponíveis (COTS). Uma ferramenta de design capaz de simular diferentes arquiteturas de ADCS comuns permite aos designers testarem diferentes soluções possíveis para o ADCS, resultando em decisões mais informadas. Além disso, tal ferramenta elimina a necessidade de software comercial criado especificamente para cada solução particular. Com este objetivo, uma ferramenta de simulação foi desenvolvida em Matlab/Simulink. A ferramenta modela um ambiente espacial realista e as características físicas do CubeSat, permite testar uma ampla gama de métodos ADCS passivos e ativos e inclui uma gama de algoritmos para estimativa e controlo de atitude. Três opções diferentes de estabilização passiva estão disponíveis atualmente: barras de gradiente de gravidade, painéis de estabilização aerodinâmica, ímans permanentes e hastes de histerese. Além disso, o utilizador pode simular sensores solares, magnetómetros, giroscópios, sensores terrestres e estelares e atuadores como magnetorquers, e diversas configurações de volantes de reação e de momento e giroscópios de controle de momento. O utilizador também pode escolher entre vários algoritmos convencionais de determinação e controlo de atitude. A ferramenta foi usada para avaliar o ADCS do ORCASAT, um projeto da Universidade de Victoria CubeSat financiado pela Agência Espacial Canadiana. Arquiteturas ADCS alternativas foram testadas e comparadas em termos de massa, volume, potência, erro de apontamento e estimativa., en=The Attitude Determination and Control System (ADCS) is one of the most expensive CubeSat subsystems and it is usually based on commercial of the shelf options. A design framework and simulation tool has been developed to evaluate the performance of several common ADCS architectures for CubeSats thus allowing designers and developers to select the most suitable solution in terms of architecture and components. The proposed simulation tool eliminates the need for expensive and commercially protected software specifically created for each individual ADCS architecture option. The Matlab/Simulink simulation tool models a realistic orbital space environment and the CubeSat physical constraints. It enables the evaluation of a wide range of passive and active ADCS systems and algorithms for attitude estimation and control. Three different passive attitude stabilization options are currently available: gravity gradient booms, aerodynamic panels, permanent magnets and hysteresis rods. Moreover, the user can experiment with fine and coarse sun sensors, magnetometers, gyros, Earth sensors and star trackers, and actuators like magnetorquers, reaction and momentum wheels and control momentum gyros. Several most common cluster architectures of momentum devices are available to the user. The user can also choose between conventional static determination, recursive estimation and control algorithms. The tool was used to evaluate the ADCS for the ORCASAT, a University of Victoria CubeSat project funded by the Canadian Space Agency. Currently, ORCASAT has a commercial off-the-shelf ADCS developed by CubeSpace. Alternative ADCS architectures have been tested and compared in terms of weight, volume, power required, pointing and estimation error.}
Keywords: {pt=ADCS, CubeSat, estimação de atitude, controlo de atitude, en=CubeSat, ADCS, attitude determination, attitude control}

Discussão: novembro 25, 2021, 17:0