Projeto e simulação do sistema de validação e testes de controle de atitude com aplicação em micro-satélites

• Autor(a) principal: Arnaldo Ferreira de Oliveira Junior
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/07.14.00.14

Neste trabalho apresentaremos por meio de modelagem matemática dos sensores (magnetômetro, sensor solar e giroscópios MEMS) e dos atuadores (bobinas magnéticas) um simulador que represente as características reais do sistema de determinação e controle de atitude a serem desenvolvidos pelo INPE e que serão embarcados no computador de bordo do satélite NBR-2, um Cubesat 2U em desenvolvimento com lançamento previsto para 2016. De forma a extrair informações úteis dos experimentos de bordo, o satélite deverá contar com um sistema de determinação de atitude. O algoritmo de determinação de atitude deve ser determinístico, obtendo os parâmetros de atitude diretamente a partir das medidas efetuadas pelos sensores, que são contaminadas com ruído. O método TRIAD será utilizado na determinação de atitude; o processo de estimação de atitude e do viés do giroscópio será executado por um filtro de Kalman. A propagação do estado será feita pela dinâmica do corpo rígido livre de torques externos, e pela equação da cinemática em quatérnio. O sistema de controle de atitude deverá, em seu modo nominal, efetuar o apontamento de uma das faces do NBR-2 para a Terra com precisão ao redor de cinco graus. O equacionamento do filtro, as equações de propagação e os resultados de simulação do movimento do satélite em órbita serão apresentados. Estes resultados serão utilizados na codificação do software a ser embarcado nas próximas missões brasileiras baseadas em Cubesats. Para codificação do software serão apresentadas as principais características do computador de bordo NanoMind do NBR-2, bem como o sistema operacional FreeRTOS. Os resultados mostram que o algoritmo do Filtro de Kalman, mesmo sob condições iniciais imprecisas, é capaz de convergir. Estes resultados serão úteis na codificação de software dos satélites do programa NBR-2, além de outros programas a serem desenvolvidos pelo INPE baseados na plataforma Cubesat.