Implementación y simulación en bucle de hardware de un control de desestabilización magnética y apuntado basado en datos de magnetómetro de tres ejes
Autores: Farissi, M. Salim; Carletta, Stefano; Nascetti, Augusto; Teofilatto, Paolo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Implementación y simulación en bucle de hardware de un control de desestabilización magnética y apuntado basado en datos de magnetómetro de tres ejes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Implementación
Pruebas experimentales
Control de actitud magnética
Nave espacial
Misión CubeSat
Magnetómetro
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El tema de este trabajo es la implementación y prueba experimental de una estrategia de control de actitud puramente magnética, que puede proporcionar estabilización después del despliegue y apuntado de la nave espacial sin ninguna información de actitud. En particular, el control produce la desestabilización del satélite y lo lleva a una actitud deseada con respecto a la dirección del campo magnético de la Tierra, basándose únicamente en la información proporcionada por un magnetómetro de tres ejes. El sistema está destinado a ser utilizado como una solución de respaldo, en caso de fallo de la estrategia primaria y está diseñado considerando las restricciones establecidas sobre el tiempo de operaciones, el consumo de energía y la corriente eléctrica máxima para una misión típica de CubeSat. Los algoritmos de desestabilización y apuntado se implementan en el núcleo FPGA de una computadora a bordo de CubeSat y se prueban mediante simulaciones de Hardware-in-the-loop. La configuración de la simulación incluye una jaula de Helmholtz, recreando el entorno magnético a lo largo de la órbita, la computadora a bordo, un magnetómetro MEMS de tres ejes y software Simulink, en el que se propaga la dinámica de actitud. Las pruebas en el sistema real pueden proporcionar información útil para seleccionar los parámetros del control, como las ganancias, para estimar los límites del sistema, el tiempo de operaciones y prevenir fallos.
Descripción
El tema de este trabajo es la implementación y prueba experimental de una estrategia de control de actitud puramente magnética, que puede proporcionar estabilización después del despliegue y apuntado de la nave espacial sin ninguna información de actitud. En particular, el control produce la desestabilización del satélite y lo lleva a una actitud deseada con respecto a la dirección del campo magnético de la Tierra, basándose únicamente en la información proporcionada por un magnetómetro de tres ejes. El sistema está destinado a ser utilizado como una solución de respaldo, en caso de fallo de la estrategia primaria y está diseñado considerando las restricciones establecidas sobre el tiempo de operaciones, el consumo de energía y la corriente eléctrica máxima para una misión típica de CubeSat. Los algoritmos de desestabilización y apuntado se implementan en el núcleo FPGA de una computadora a bordo de CubeSat y se prueban mediante simulaciones de Hardware-in-the-loop. La configuración de la simulación incluye una jaula de Helmholtz, recreando el entorno magnético a lo largo de la órbita, la computadora a bordo, un magnetómetro MEMS de tres ejes y software Simulink, en el que se propaga la dinámica de actitud. Las pruebas en el sistema real pueden proporcionar información útil para seleccionar los parámetros del control, como las ganancias, para estimar los límites del sistema, el tiempo de operaciones y prevenir fallos.