Estimação das características de massa de mancais aerostáticos para aplicações espaciais - Alexandre Macedo de Oliveira (2014)
Mancais aerostáticos têm sido utilizados em testes de sistemas de controle de atitude de satélites e para a verificação do software e da eletrônica embarcada há mais de 50 anos. Para a validação do ambiente de simulação do sistema de controle de atitude, é necessário o conhecimento acurado das características de massa do conjunto: momentos de inércia e localização do centro de gravidade. A caracterização destas propriedades é muito importante, uma vez que um desalinhamento entre este centro e o centro de rotação do mancal provoca torques indesejados na mesa, que podem ser superiores às perturbações normalmente encontradas no ambiente espacial, inviabilizando a característica do experimento de simular um ambiente de torques mínimos em solo. Neste trabalho são sugeridos dois métodos para estimação das características de massa de duas plataformas baseadas em mancais aerostáticos com três graus de liberdade. Os métodos utilizam medidas de posição e velocidade angulares provenientes de sensores acoplados ao corpo, e são capazes de estimar a atitude, momentos de inércia e posição do centro de gravidade do conjunto. Os algoritmos são baseados na dinâmica não-linear do movimento de atitude de um corpo rígido em conjunto com técnicas não-lineares de estimação (filtro de Kalman estendido e mínimos quadrados não-linear). Para se chegar aos objetivos propostos, vários sensores e atuadores foram integrados aos mancais e entre si. Para a validação dos valores estimados, um algoritmo de controle simples para cada plataforma foi desenvolvido, com o intuito de comparar a resposta ao controle no domínio do tempo.