Projeto e simulação do sistema de validação e testes de controle de atitude com aplicação em micro-satélites - Arnaldo Ferreira de Oliveira Junior (2016)
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.