Controle de atitude por atuação magnética de um satélite da classe cubesat 3u
Abstract
Este Trabalho de Graduação apresenta uma metodologia de projeto para sistemas de controle baseados na estrutura PID para sistemas LTI-MIMO aplicada ao problema de controle de atitude por atuação magnética de satélites de baixa órbita da classe Cubesat 3U. Primeiramente é apresentada a odelagem matemática de um satélite nadir-apontado magneticamente atuado. É mostrado que, devido ao princípio de atuação por momento dipolo magnético, satélites magneticamente atuados apresentam limitações de controle pelo fato de realizarem manobras existentes apenas na direção perpendicular ao vetor de indução magnética local do campo geomagnético. Consequentemente, também é discutido que, devido à in uência do campo geomagnético, não linearidades e incertezas paramétricas são inseridas no modelo do sistema. Como solução, obtem-se um modelo magnético linear invariante no tempo a partir de uma aproximação periódica do modelo do campo geomagnético. Na metodologia de projeto, são apresentadas as formulações para os problemas LQ e H∞ com realimentação de saída compatíveis com a estrutura geral PID proposta. Para análise de desempenho do sistema de controle, consideram-se
na simulação o modelo não linear do satélite, torques externos devido ao Gradiente de Gravidade, e um modelo quasi-real do campo geomagnético. Como resultado, obteve-se um controlador com estrutura PD robusto à não linearidades e incertezas paramétricas de atuação magnética, apresentando desempenho satisfatório para todos os casos simulados. A partir dos resultados alcançados na realização deste trabalho, obteve-se um modelo conceitual compatível para o sistema de controle de atitude proposto para a Missão Espacial SERPENS-II.
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