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Title: Implementação de um simulador para o controle de atitude em nanossatélites
Authors: Campos, Eduardo Lacerda
Keywords: Controle de atitude;Simulação;Nanossatélite;Filtro de Kalman Estendido
Issue Date: 13-Sep-2018
Citation: CAMPOS, Eduardo Lacerda. Implementação de um simulador para o controle de atitude em nanossatélites. 2018. 76f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecatrônica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: Este trabalho apresenta um simulador de controle de atitude para nanossatélites composto por um sistema de navegação (estimador de atitude) e um controlador Proporcional Derivativo (PD). Os sensores considerados para estimar a atitude foram um magnetômetro e um sensor solar, simulados por meio de um modelo ideal com a adição de um ruído branco. Para representar a cinemática, o nanossatélite foi considerado como um corpo rígido e a representação da sua atitude em quatérnio. No sistema de navegação, o Filtro de Kalman Estendido com restrição de norma demonstrou-se adequado para os sensores embarcados no nanossatélite, permitindo estimar a velocidade angular e a sua atitude. Diferentes testes foram realizados para validar o simulador, o sistema de navegação e o controlador PD. Os resultados demonstram que o conjunto é capaz de estabilizar e corrigir a atitude do nanossatélite, mesmo na presença de diferentes perturbações, grandes ângulos e altas velocidades angulares. Assim, o simulador produzido apresentou resultados adequados, permitindo que seja utilizado em estudos futuros de nanossatélites.
Abstract: This work presents an attitude control simulator for nanosatellites which comprises a navigation system (attitude estimator) and a Proportional Derivative (PD) controller. The sensors used to estimate the attitude were composed of a magnetometer and a solar sensor, simulated by an ideal model with the addition of white noise. For the dynamic equations the nanosatellite is considered to have a rigid body and to describe the kinematic equations, quaternion was chosen. Within the navigation system, the norm-constrained Extended Kalman Filter has been proved to be adequate to estimate the angular velocity and its attitude using the sensors embedded into the nanosatellite. Different tests have been performed to validate the simulator, the navigation system and the PD controller. The results demonstrate that the set up is capable of stabilizing and correcting the attitude of the nanosatellite even in the presence of different perturbations, large angles and high angular velocities. Thus, the developed simulator presented adequate results, allowing it to be used in future nanosatellite studies.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26344
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