Diseño y Simulación de un Banco de Pruebas Magnético de Alta Precisión para Pruebas de Control de Pequeños Satélites en LEO
Autores: Uscategui, Jhonny; Wang, Xinsheng; Cuba, Gerson; Guarirapa, María
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño y Simulación de un Banco de Pruebas Magnético de Alta Precisión para Pruebas de Control de Pequeños Satélites en LEO
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Pequeños satélites
Sistemas de control de actitud magnética
Magnetorquers
Simulador de campo magnético
Pruebas magnéticas
Banco de pruebas magnético de tres ejes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Los pequeños satélites con misiones académicas en órbita terrestre baja (LEO) emplean sistemas de control de actitud magnética principalmente debido a su facilidad de desarrollo y bajo costo. Estos sistemas utilizan magnetorquers para generar un momento magnético que interactúa con el campo magnético de la Tierra, lo que permite la rotación controlada del satélite alrededor de sus tres ejes. La ejecución exitosa de estas misiones satelitales depende en gran medida de rigurosas pruebas magnéticas realizadas en el subsistema de Determinación y Control de Actitud (ADC). Por lo tanto, el diseño de un simulador de campo magnético que permita pruebas precisas es de suma importancia. Este documento presenta un estudio, análisis y verificación exhaustivos de la construcción de una plataforma de prueba magnética capaz de reproducir con precisión los campos magnéticos terrestres en órbitas terrestres bajas. La investigación se llevó a cabo en cuatro etapas. En primer lugar, se empleó el software Matlab/Simulink para predecir la órbita del satélite y el correspondiente campo magnético de la Tierra que lo afecta. En segundo lugar, se simuló la plataforma de prueba magnética de tres ejes utilizando el software Ansys Maxwell para validar sus características técnicas. En la tercera etapa, con base en los datos anteriores, se ensambló e integró la plataforma de prueba en un laboratorio universitario. Finalmente, se realizaron la calibración, pruebas y verificación de los resultados de la plataforma de prueba mientras se reproducía el campo magnético de la Tierra desde la órbita del satélite. El resultado final fue un diseño de plataforma de prueba flexible con resultados que exhiben una precisión superior al 99.89%. Esto confirma que la plataforma de prueba magnética genera resultados de manera confiable durante las pruebas de control magnético de pequeños satélites.
Descripción
Los pequeños satélites con misiones académicas en órbita terrestre baja (LEO) emplean sistemas de control de actitud magnética principalmente debido a su facilidad de desarrollo y bajo costo. Estos sistemas utilizan magnetorquers para generar un momento magnético que interactúa con el campo magnético de la Tierra, lo que permite la rotación controlada del satélite alrededor de sus tres ejes. La ejecución exitosa de estas misiones satelitales depende en gran medida de rigurosas pruebas magnéticas realizadas en el subsistema de Determinación y Control de Actitud (ADC). Por lo tanto, el diseño de un simulador de campo magnético que permita pruebas precisas es de suma importancia. Este documento presenta un estudio, análisis y verificación exhaustivos de la construcción de una plataforma de prueba magnética capaz de reproducir con precisión los campos magnéticos terrestres en órbitas terrestres bajas. La investigación se llevó a cabo en cuatro etapas. En primer lugar, se empleó el software Matlab/Simulink para predecir la órbita del satélite y el correspondiente campo magnético de la Tierra que lo afecta. En segundo lugar, se simuló la plataforma de prueba magnética de tres ejes utilizando el software Ansys Maxwell para validar sus características técnicas. En la tercera etapa, con base en los datos anteriores, se ensambló e integró la plataforma de prueba en un laboratorio universitario. Finalmente, se realizaron la calibración, pruebas y verificación de los resultados de la plataforma de prueba mientras se reproducía el campo magnético de la Tierra desde la órbita del satélite. El resultado final fue un diseño de plataforma de prueba flexible con resultados que exhiben una precisión superior al 99.89%. Esto confirma que la plataforma de prueba magnética genera resultados de manera confiable durante las pruebas de control magnético de pequeños satélites.