Controle de atitude de um satélite artificial através da extensão da teoria do regulador linear quadrático

• Ano de defesa: 1987
• Autor(a) principal: Luiz Carlos Gadelha de Souza
• Orientador(a): Marcelo Lopes de Oliveira Souza
• Banca de defesa: Takashi Yoneyama, José Antonio M. Felippe Souza, Agenor de Toledo Fleury
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência Espacial
• País: BR
• Resumo em Inglês: A new attitude control law for artificial satellites is presented. It is based on an extension of the linear quadratic regulator theory to the case where the dynamics is described by a weakly nonlinear system of equations (Euler's equations). It focuses the mode of operation in which the satellite has smaller angular velocities and angles but has arbitrary reaction wheel velocities. It includes: 1) a comparison between this law and others simulated under the same conditions in the literature; 2) an evaluation of the behavior of the system output under the regulator and under its extension, while the initial conditions become large; 3) a study of the control system sensitivity with respect to variations in the satellite moments of inertia, and of the system performance when the estimate errors are modeled as random variables. The results obtained suggest that: 1) the implemented control law reduces the angular velocities and angles faster than the other law; 2) the presence of the nonlinear term in the implemented law makes it more robust than the law based on the regulator, for the dynamics considered; 3) the sensitivity of the control system with respect to a variation in the moments of inertia is small, and its performance in the presence of estimate errors is changed slightly.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/iris@1905/2005/07.27.04.34.51

Neste trabalho apresenta-se uma nova lei de controle de atitude para satélites artificiais. Esta lei baseia-se numa extensão da teoria do regulador linear quadrático para o caso em que a dinâmica é descrita por um sistema de equações não-lineares (equações de Euler). Focalizando-se o modo de operação em que os ângulos e as velocidades angulares do satélite são pequenas mas as velocidades angulares das rodas a reação usadas são quaisquer. Faz-se: 1) uma comparação entre esta lei e uma outra simulada sob as mesmas condições da literatura; 2) uma avaliação do comportamento das saídas do sistema quando sobre este atua o regulador e quando atua sua extensão, à medida em que as condições iniciais tornam-se grandes; 3) um estudo da sensibilidade do sistema de controle em relação a uma variação nos momentos de inércia do satélite, e do seu desempenho quando os erros nas estimativas são modelados como variáveis aleatórias. Os resultados obtidos sugerem que: 1) a lei de controle implementada reduz as velocidades angulares e os ângulos do satélite com rapidez maior do que a outra; 2) para a dinâmica considerada, a presença do termo não-linear na lei implementada torna-a mais robusta do que aquela baseada no regulador; 3) a sensibilidade do sistema de controle a variações nos momentos de inércia é baixa, e que o seu desempenho na presença dos erros nas estimativas é pouco alterado.