Controle de atitude de um satélite aplicando a união dos métodos SDRE e H-Infinito - Ximena Celia Méndez Cubillos (2020)
A exploração espacial é um dos principais impulsionadores da inovação e de novas tecnologias, particularmente na indústria aeroespacial. Isso porque, as missões espaciais se tornam cada vez mais complexas, exigindo de seus subsistemas alta confiabilidade e menor custo. Cabe ressaltar, que colocar um satélite no espaço é um procedimento de alto custo, envolvendo várias etapas, onde o Sistema de Controle de Atitude (SCA) precisa ser robusto, confiável e ter bom desempenho. O SCA deve controlar altas velocidades angulares com grande precisão e ao mesmo tempo estabilizar a atitude a níveis compatíveis com os requisitos de apontamento da missão. Os subsistemas de um satélite associados aos seus sensores e atuadores que determinam o controle de atitude do satélite, muitas das vezes não podem ser reparados no espaço, logo seu bom funcionamento é fundamental para o sucesso da missão. Por outro lado, missões espaciais complexas possuem dinâmicas altamente não lineares, onde técnicas de controle lineares são incapazes de projetar o SCA que atendam aos requisitos da missão. Neste trabalho estuda-se o desempenho e a robustez da união das técnicas de controle SDRE (Equação de Ricatti Dependente do Estado) e do controle H-Infinito (H∞). A primeira, possui a grande vantagem de abordar sistemas com dinâmica não linear, por meio da parametrização dos Coeficiente Dependente do Estado (SDC) e a segunda, é uma técnica que permite aumentar a robustez do controlador às perturbações temporárias e/ou persistentes e as incertezas do modelo. Inicialmente, projeta-se um controlador SDRE para uma plataforma 3D de um simulador de satélites que está sendo desenvolvida pela Universidade Federal do ABC (UFABC), a qual possui como atuadores rodas de reação e jato de gás. Mostrou-se que o controlador SDRE tem desempenho superior comparado ao Controlador LQR (Regulador Linear Quadrático). Em seguida investiga-se o desempenho e a robustez do controlador projetado através da união das técnicas, SDRE e H∞ para o controle de atitude do satélite Amazônia 1. Essa investigação é realizada para quatro parametrizações SDC, que resultam em quatro dinâmicas pseudolineares, ou seja, dinâmicas dependentes do estado. Os critérios de desempenho utilizados são observabilidade, controlabilidade e principalmente o valor da banda passante do controlador. As quatro parametrizações são analisadas, confirmando-se a influência da parametrização SDC no desempenho e robustez do controlador SDRE + H∞. Por fim, pode-se dizer que a principal contribuição desse trabalho, é a investigação profunda da influência das quatro dinâmicas não lineares no desempenho e robustez do controlador SDRE + H∞. Além disso, o desenvolvimento de um algoritmo de controle não linear com maior flexibilidade, que permite ao projetista balancear performance da técnica SDRE com a robustez da técnica do H∞.