Fechar

@MastersThesis{Trigolo:2002:EsDeSi,
               author = "Trigolo, Adriana",
                title = "Estudo do desempenho do sistema de controle de atitude de um 
                         sat{\'e}lite r{\'{\i}}gido flex{\'{\i}}vel",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2002",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2002-02-20",
             keywords = "engenharia e tecnologia espacial.",
             abstract = "O uso de pequenos sat{\'e}lites artificiais tem se mostrado um 
                         meio relativamente r{\'a}pido, simples e de baixo custo de 
                         alcan{\c{c}}ar o espa{\c{c}}o em miss{\~o}es espaciais com as 
                         mais diversas aplica{\c{c}}{\~o}es, entretanto, a conquista do 
                         espa{\c{c}}o n{\~a}o ser{\'a} poss{\'{\i}}vel sem a 
                         constru{\c{c}}{\~a}o de grandes estruturas espaciais com 
                         componentes r{\'{\i}}gido/flex{\'{\i}}veis, cuja estrutura 
                         mec{\^a}nica consiste basicamente de duas partes. A primeira, 
                         chamada de corpo central, cont{\'e}m toda 
                         instrumenta{\c{c}}{\~a}o associada {\`a} carga {\'u}til 
                         envolvida com os objetivos da miss{\~a}o e os equipamentos do 
                         sistema de controle de atitude, a estrutura dessa parte deve ser 
                         r{\'{\i}}gida o suficiente para suportar a carga mec{\^a}nica 
                         durante a fase de lan{\c{c}}amento. A segunda parte consiste de 
                         longos e/ou largos ap{\^e}ndices flex{\'{\i}}veis, tais como, 
                         antenas de comunica{\c{c}}{\~a}o, estruturas telesc{\'o}picas, 
                         bra{\c{c}}os cuja finalidade {\'e} manipular equipamentos ou 
                         colocar sensores fora da interfer{\^e}ncia do corpo central, 
                         estes dois aspectos conduz a um compromisso entre rigidez e 
                         flexibilidade. Esta complexidade r{\'{\i}}gida/flex{\'{\i}}vel 
                         pode induzir vibra{\c{c}}{\~a}o estrutural, quando a estrutura 
                         esta sujeita a rota{\c{c}}{\~o}es. Al{\'e}m disso, a 
                         flexibilidade da estrutura tem um papel importante no 
                         comportamento din{\^a}mico e no desempenho do sistema de controle 
                         de atitude (SCA). Neste trabalho inicialmente, foram derivadas as 
                         equa{\c{c}}{\~o}es de movimento de um sat{\'e}lite 
                         r{\'{\i}}gido composto de um corpo central e um ap{\^e}ndice, 
                         tendo como atuador um rotor, utilizando-se a 
                         formula{\c{c}}{\~a}o de Newton-Euler. Observou-se que para um 
                         sistema de controle passivo o sat{\'e}lite s{\'o} {\'e} 
                         est{\'a}vel quando o movimento ocorre em torno eixo de maior 
                         momento de in{\'e}rcia e para um controle ativo o movimento 
                         tamb{\'e}m {\'e} est{\'a}vel em tomo do eixo de menor momento 
                         de in{\'e}rcia. Em seguida, utilizando-se da 
                         formula{\c{c}}{\~a}o Lagrangeana, desenvolveu-se o modelo de um 
                         sat{\'e}lite composto de um corpo central r{\'{\i}}gido com 
                         dois ap{\^e}ndices flex{\'{\i}}veis. A investiga{\c{c}}{\~a}o 
                         dos efeitos da influencia da flexibilidade e da 
                         varia{\c{c}}{\~a}o de par{\^a}metros no desempenho do SCA, o 
                         qual {\'e} do tipo proporcional mais derivativo (PD) com ganhos 
                         calculados pelo m{\'e}todo de aloca{\c{c}}{\~a}o de p{\'o}los, 
                         foi feita no dom{\'{\i}}nio da freq{\"u}{\^e}ncia, 
                         utilizando-se ferramentas como mapeamento de p{\'o}los e zeros e 
                         diagrama de Bode; e no dom{\'{\i}}nio do tempo, observando a 
                         resposta do sistema a perturba{\c{c}}{\~a}o do tipo impulso e 
                         degrau. Observou-se desse estudo que o SCA sofre sens{\'{\i}}vel 
                         degrada{\c{c}}{\~a}o no seu desempenho {\`a} medida que 
                         par{\^a}metros do sistema (coeficiente de amortecimento 
                         estrutural e freq{\"u}{\^e}ncia natural de vibra{\c{c}}{\~a}o) 
                         sofrem varia{\c{c}}{\~o}es no sentido de tornar a estrutura mais 
                         flex{\'{\i}}vel. Finalmente, diferentes estrat{\'e}gias da lei 
                         de controle implementada foram avaliadas, onde foi 
                         poss{\'{\i}}vel observar que a capacidade de apontamento do 
                         sistema de controle {\'e} fim{\c{c}}{\~a}o de sua complexidade 
                         e conseq{\"u}entemente do seu custo. ABSTRACT: The use of small 
                         artificial satellites has been shown a relatively fast, simple and 
                         low cost way of reaching the space in space missions with the most 
                         several applications, however, the conquest of the space will not 
                         be possible without the construction of great space structures 
                         with rigid/flexible components, whose mechanics structure consists 
                         basically of two parts. The first one, called central body, 
                         contains every instrumentation associated to the pay load involved 
                         with the objectives of the mission and the attitude control system 
                         (ACS) equipments, the structure of that part should be rigid 
                         enough to support the mechanical load during the launch phase. The 
                         second part consists of long and/or wide fiexible appendixes, such 
                         as, communication antennas, telescopic sttuctures, anns whose 
                         purpose is to manipulate equipments or to put sensor out of the 
                         interference of the central body, these two aspects drive a 
                         commitment between rigidity and fiexibility. This rigid/flexible 
                         complexity can induce structural vibration, when the structure is 
                         subjects to rotations. Besides, the flexibility of the stucture 
                         lias an important paper in the dynamic behavior and in the ACS 
                         performance. In this work initially, using the Newton-Euler 
                         formulation, the equations ofmotion of a rigid satellite composed 
                         of a central body and an appendix were derived, having as actuator 
                         a rotor. It was observed that for a passive control system the 
                         satellite is only stable when the motion is around the axis 
                         oflargest mornent of inertia and for an active control system the 
                         motion is also stable around the axis of smaller moment of 
                         inertia. Afierwards, using the Lagrangean formulation, a more 
                         complex model of a satellite composed of a rigid central body with 
                         two fiexible appendixes was derived. The ACS implemented was a 
                         proportional plus derivative (PD) type whose gains were found by 
                         the poles allocation method. The investigation of the effects of 
                         the influences of the fiedbility and of the variation of 
                         parameters in the ACS performance, was done in the frequency 
                         domain, using tools like poles and zeros location and Bode 
                         diagram; and in the time domain, observing the answer of the 
                         system to the disturbance of pulse and step type. It was observed 
                         that ACS suffers sensitive degradation when parameters of the 
                         system like structural coefficient ration and natural frequency 
                         ofvibration; suffer variations in the sense of tuming the 
                         structure more flexible. Finally, different strategies of the 
                         control law implemented were evaluated, where it was possible to 
                         observe that the precision capacity of the control system is 
                         function ofits complexity and consequently ofits cost.",
            committee = "Canesin, Wilson Cust{\'o}dio (presidente) and Souza, Luiz Carlos 
                         Gadelha de (orientador) and Ricci, M{\'a}rio C{\'e}sar and 
                         Fenili, Andr{\'e}",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "x",
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             language = "pt",
                pages = "187",
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