Implementação e análise de desempenho de algoritmos para estabilização da atitude em um simulador de pequenos satélites

Abstract

Simuladores de satélites estão entre os principais recursos disponíveis para projetar, validar e testar o hardware, o software e os aspectos funcionais de missões espaciais. Eles têm sido usados há décadas em conjunto de outros simuladores (simuladores de campo magnético, propagadores orbitais, etc.) para reproduzir as condições operacionais de um satélite no espaço e validar experimentalmente diferentes algoritmos e dispositivos, para isso são equi pados com diferentes sensores e atuadores (IMU, sensor solar, rodas de reação, atuadores magnéticos, entre outros). Neste contexto, este trabalho aborda os procedimentos necessários para a operação do simulador de pequenos satélites do Laboratório de Simulação e Controle de Sistemas Aeroespaciais, LODESTAR, da UnB. Ao longo deste processo, os diferentes subsistemas implementados são caracterizados de acordo com suas funcionalidades e modos operacionais. É dado um foco especial na análise e no desenvolvimento da estrutura acoplada ao rolamento à ar, resultando no desenvolvimento de uma nova placa de circuito impresso e adequações no hardware e software do sistema. Estas alterações foram necessárias para atender aos requisitos impostos pela implementação da atuação magnética na arquitetura do simulador. A partir da validação da atuação magnética, diferentes algoritmos de estabilização de atitude, responsáveis por amortecer as velocidades angulares de um corpo através de atuadores, podem ser implementados no simulador com o objetivo de analisar seus desempenhos em diferentes cenários. O B-dot é um desses algoritmos e utiliza a variação das leituras do campo magnético para determinar a lei de controle imposta sobre a atuação dos magnetorques. Já o S-dot é um caso geral, no qual qualquer sensor que forneça um vetor fixo em relação a um referencial inercial pode ser utilizado para determinar a lei de controle. Uma interface gráfica em tempo real e um filtro de Kalman também são adicionados ao simulador para auxiliar na análise e na comparação dessas formas de atuação magnética.