Análise de estimação e controle de atitude em modo de operação nominal do CONASAT por Filtro SDRE e controle PID

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Brehme Dnapoli Reis de Mesquita
• Orientador(a): Valdemir Carrara, Helio Koiti Kuga
• Banca de defesa: William Reis Silva
• 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 Mecânica Espacial e Controle
• País: BR
• Resumo em Inglês: The CubeSat platform attracted much interest from the international community with numerous studies that have been or are being developed in universities, schools or even by space enthusiasts. Miniaturization of components and the use of conventional electronics have reduced costs with space projects that previously restricted access to space to only a few nations. Thus, governments and space agencies, especially from developing countries, have begun to invest in small satellite projects as they have space missions at low cost. In this way, the National Institute of Space Research (INPE) plans some missions using CubeSat as an academic tool of space technological educdation in universities and research institutes. One such mission is the constellation of nano satellites for environmental data collection, known as CONASAT. This project intends to launch at least two small satellites to replace the SCD-1 and SCD-2 satellites of Brazils environmental data collection system. The main objective of this work is to analyze the application of a state estimation technique, known as State Dependent Riccati Equation (SDRE) filter, and an attitude controller for the nominal operation mode, in which a conventional PID control proposal based on Euler angle-axis attitude error was used in a CONASAT dynamics simulation environment, including sensors and actuators models. This simulation environment used the functions of an open source computational library for satellites attitude and orbit simulation, known as PROPAT.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/04.23.16.01

A estrutura CubeSat atraiu bastante interesse da comunidade internacional com numerosos estudos que foram ou estão em desenvolvimento em universidades, escolas ou até mesmo por entusiastas espaciais. A miniaturização de componentes e o uso de eletrônica convencional reduziram custos com projetos espaciais que anteriormente restringiam o acesso ao espaço à apenas algumas nações. Assim, os governos e as agências espaciais, especialmente de países em desenvolvimento, começaram a investir em pequenos projetos de satélites, pois passaram a dispor de missões espaciais a baixo custo. Desta forma, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) planeja algumas missões usando CubeSat como ferramenta acadêmica para espalhar a tecnologia espacial em todo o país para universidades e pesquisas. Uma dessas missões em desenvolvimento é a constelação de nano satélites para coleta de dados ambientais, conhecida como CONASAT. Este projeto pretende lançar, pelo menos, dois pequenos satélites para substituir os satélites SCD-1 e SCD-2 do sistema de coleta de dados ambientais do Brasil. O principal objetivo deste trabalho é o de analisar a aplicação de uma técnica de estimação de estados, conhecida como filtro SDRE (State Dependent Riccati Equation), e um controlador de atitude para o modo de operação nominal, no qual utilizou-se uma proposta de controle PID convencional baseado em erro de atitude dado em ângulo-eixo de Euler, em um ambiente de simulação da dinâmica do CONASAT, incluindo modelos de sensores e atuadores. Esse ambiente de simulação foi construído por meio de funções de uma biblioteca computacional de acesso aberto para simulação de órbita e atitude de satélites, conhecida como PROPAT.