Técnicas de dessaturação de rodas de reação e estimação de atitude por filtro de Kalman aplicados ao CONASAT

• Autor(a) principal: Philipe Massad Bringhenti
• 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/2016/04.07.20.06

Satélites apontados para a Terra precisam manter uma atitude fixa mesmo na presença de distúrbios, sejam esses de origem interna ou externa. Em muitas aplicações, um apontamento de alta precisão é alcançado utilizando rodas de reação, que armazenam a quantidade de movimento angular do corpo do satélite, mas são limitadas à compensação de torques internos e torques externos periódicos. Os torques seculares, como, por exemplo, o arrasto aerodinâmico e a pressão de radiação solar, acabam por saturar as rodas de reação (atingindo velocidades máximas positivas ou negativas), sendo necessária a ação de um torque externo por expulsão de massa ou de origem magnética para forçar a velocidade angular de volta aos limites permitidos e dessaturar as rodas, diminuindo o acúmulo de quantidade de movimento angular. Logo, uma lei de controle adequada é necessária para amenizar a influência dos torques de perturbação, permitindo o funcionamento nominal das rodas. Esse trabalho visa apresentar, simular e validar diferentes técnicas de dessaturação de rodas de reação em satélites de pequeno porte. O modelo de satélite escolhido foi o CONASAT, baseado em CubeSats, atualmente em desenvolvimento no INPE. Além disso, este trabalho também contempla o estudo e implementação de um filtro de Kalman para sistemas lineares, para estimação de bias de giroscópios e da atitude representada em quatérnios, melhorando as medidas fornecidas por um algoritmo de determinação de atitude como o algoritmo TRIAD. Quando a determinação de atitude é feita utilizando medidas do sensor solar, a estimação do bias nos giroscópios permite que o filtro apresente uma baixa deriva na estimação da atitude quando o satélite se encontra na sombra da Terra, diminuindo assim o erro no controle de atitude em toda a órbita.