PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECATRÔNICA
Abstract
This work presents an attitude control simulator for nanosatellites which comprises
a navigation system (attitude estimator) and a Proportional Derivative (PD) controller.
The sensors used to estimate the attitude were composed of a magnetometer and a solar
sensor, simulated by an ideal model with the addition of white noise. For the dynamic
equations the nanosatellite is considered to have a rigid body and to describe the kinematic
equations, quaternion was chosen. Within the navigation system, the norm-constrained
Extended Kalman Filter has been proved to be adequate to estimate the angular velocity
and its attitude using the sensors embedded into the nanosatellite. Different tests have
been performed to validate the simulator, the navigation system and the PD controller.
The results demonstrate that the set up is capable of stabilizing and correcting the attitude
of the nanosatellite even in the presence of different perturbations, large angles and high
angular velocities. Thus, the developed simulator presented adequate results, allowing it
to be used in future nanosatellite studies.Este trabalho apresenta um simulador de controle de atitude para nanossatélites
composto por um sistema de navegação (estimador de atitude) e um controlador
Proporcional Derivativo (PD). Os sensores considerados para estimar a atitude foram um
magnetômetro e um sensor solar, simulados por meio de um modelo ideal com a adição
de um ruído branco. Para representar a cinemática, o nanossatélite foi considerado como
um corpo rígido e a representação da sua atitude em quatérnio. No sistema de
navegação, o Filtro de Kalman Estendido com restrição de norma demonstrou-se
adequado para os sensores embarcados no nanossatélite, permitindo estimar a velocidade
angular e a sua atitude. Diferentes testes foram realizados para validar o simulador, o
sistema de navegação e o controlador PD. Os resultados demonstram que o conjunto é
capaz de estabilizar e corrigir a atitude do nanossatélite, mesmo na presença de
diferentes perturbações, grandes ângulos e altas velocidades angulares. Assim, o
simulador produzido apresentou resultados adequados, permitindo que seja utilizado em
estudos futuros de nanossatélites
