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@MastersThesis{Gonzales:2009:UtMéSD,
               author = "Gonzales, Rodrigo Guidoni",
                title = "Utiliza{\c{c}}{\~a}o dos m{\'e}todos SDRE e filtro de Kalman 
                         para o controle de atitude de simuladores de sat{\'e}lites",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2009",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2009-02-06",
             keywords = "Controle de atitude, equa{\c{c}}{\~a}o de Riccati dependente do 
                         estado (SDRE), Kalman, simulador, attitude control, SDRE, Kalman, 
                         simulator.",
             abstract = "Miss{\~o}es espaciais envolvendo procedimentos autom{\'a}ticos 
                         de grandes manobras de atitude e controle utilizando novas 
                         t{\'e}cnicas de controle n{\~a}o-lineares exigem do Sistema de 
                         Controle de Atitude (SCA) alta confiabilidade, bom desempenho e 
                         robustez. Neste contexto, a valida{\c{c}}{\~a}o experimental de 
                         novos equipamentos e/ou t{\'e}cnicas de controle n{\~a}o-linear 
                         {\'e} o caminho a ser seguido para se aumentar {\`a} 
                         confian{\c{c}}a no projeto antes de sua entrada em 
                         servi{\c{c}}o. O Departamento de Mec{\^a}nica Espacial e 
                         Controle (DMC) do INPE est{\'a} construindo um Laborat{\'o}rio 
                         de Simula{\c{c}}{\~a}o a fim de fornecer as 
                         condi{\c{c}}{\~o}es necess{\'a}rias para 
                         implementa{\c{c}}{\~a}o e testes de SCA para sat{\'e}lites. A 
                         montagem de um simulador de sat{\'e}lites com tr{\^e}s graus de 
                         liberdade capaz de acomodar v{\'a}rios componentes como sensores, 
                         atuadores, computadores e suas respectivas interfaces {\'e} um 
                         dos principais objetivos deste laborat{\'o}rio. A din{\^a}mica 
                         de atitude em tr{\^e}s eixos apresenta uma planta altamente 
                         n{\~a}o-linear, exigindo no projeto do SCA o emprego de 
                         t{\'e}cnicas que considere tais n{\~a}o-linearidades. Portanto, 
                         aproxima{\c{c}}{\~o}es lineares desta planta e/ou do 
                         controlador, na maioria dos casos, n{\~a}o representam 
                         corretamente a din{\^a}mica, principalmente quando se realiza 
                         manobra de atitude com grandes {\^a}ngulos. Como resultado, o 
                         projeto de controladores com t{\'e}cnicas lineares podem resultar 
                         em baixo desempenho, podendo levar o sistema {\`a} instabilidade. 
                         Neste trabalho utiliza-se o m{\'e}todo SDRE (State Dependent 
                         Riccati Equation) para o projeto de um SCA para um simulador de 
                         sat{\'e}lites com din{\^a}mica n{\~a}o-linear semelhante ao do 
                         laborat{\'o}rio da DMC. O SDRE pode ser considerado como a 
                         contraparte n{\~a}o-linear do LQR, possuindo suas vantagens e 
                         desvantagens. Adicionalmente, aplica-se o m{\'e}todo SDRE 
                         associado {\`a} t{\'e}cnica do Filtro de Kalman a fim de 
                         incorporar as n{\~a}o-linearidades existentes em problemas como a 
                         presen{\c{c}}a de ru{\'{\i}}dos nos processos e nas medidas dos 
                         sensores, al{\'e}m da estima{\c{c}}{\~a}o de 
                         informa{\c{c}}{\~o}es incompletas quanto aos estados do sistema. 
                         Um modelo matem{\'a}tico do simulador implementado em Simulink e 
                         resultados de simula{\c{c}}{\~o}es s{\~a}o apresentados para 
                         demonstrar o bom desempenho e robustez do controlador SDRE 
                         juntamente com Filtro de Kalman/SDRE. ABSTRACT: Space missions 
                         involving automatic procedures for big attitude maneuvers and 
                         control using new non-linear control techniques require from the 
                         satellite Attitude Control System (ACS) reliability, adequate 
                         performance and robustness. In that context, experimental 
                         validation of new equipment and/or non-linear control techniques 
                         through prototypes is the way to increase ACS confidence before 
                         launching. The Space Mechanics and Control Division (DMC) of INPE 
                         is constructing a Simulation Laboratory to supply the conditions 
                         for implementing and testing satellite ACS. The development of a 
                         3DoF simulator that can accommodate various satellites components 
                         like sensors, actuators, computers and their respective interface 
                         and electronic is an important objective of this Lab. When 
                         designing a satellite 3DoF attitude control system, it is 
                         necessary to deal with a highly non-linear plant. Linear 
                         approximation of the plant and controller is not likely to deliver 
                         good performance for large angle maneuvers; therefore a non-linear 
                         approach must be considered. This thesis presents the application 
                         of State-Dependent Riccati Equation (SDRE) method to design a 
                         controller for a 3DoF simulator similar to the DMC one. The SDRE 
                         can be considered as the non-linear counterpart of LQR control 
                         technique; therefore it has its advantage and disadvantages. In 
                         addition, practical applications also have to address problems 
                         like presence of noise in process and measurements and incomplete 
                         state information; Kalman filter is considered as state observer 
                         to address these issues and, in order to incorporate the 
                         non-linearities, SDRE method is also applied to filter 
                         implementation. A simulink-based model is implemented and a few 
                         simulations examples are provided to demonstrate the performance 
                         of the SDRE controller with SDRE-based Kalman filter.",
            committee = "Silva, Adenilson Roberto da (presidente) and Souza, Luiz Carlos 
                         Gadelha de (orientador) and Fenili, Andr{\'e} and Soares, 
                         {\'A}lvaro Manoel de Souza",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Application of SDRE and Kalman filter methods to attitude control 
                         of satellite simulators.",
             language = "pt",
                pages = "120",
                  ibi = "8JMKD3MGP8W/354F2L5",
                  url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP8W/354F2L5",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "04 maio 2024"
}


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