Estudo de um sistema de controle ativo de precessão para foguetes de sondagem

• Main Author: Michel Silas Guilherme
• Other Authors: Waldemar de Castro Leite Filho
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2001
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/jeferson/2003/07.03.15.12

Durante o vôo de um foguete de sondagem surgem várias perturbações, sendo as mais expressivas advindas de desvio de jato, desbalanceamento dinâmico e separação de estágios, que induzem movimento de precessão sobre o veículo, apesar da estabilização por rotação. Dependendo da sua amplitude, este movimento pode ser prejudicial para uma missão espacial. Devido a isso, este trabalho mostra os estudos de um sistema de controle ativo para estacionar o movimento de precessão numa amplitude satisfatória, que não resulte em problemas para o objetivo da missão espacial. O sistema de controle estudado é proporcional à velocidade angular do sistema de referência do corpo do veículo. Deste sistema de controle proposto, estudou-se o caso de controle de um e dois eixos. Para o caso do controle de um eixo propôs-se a estratégia de defasar o eixo sensor do eixo de atuação, de um certo ângulo. Isto resulta numa diminuição de sensores e atuadores do sistema de controle embarcado. Verificou-se que este ângulo é sensível à rotação induzida e à orientação da entrada de perturbação sobre o veículo. Por fim, estudou-se o caso do sistema de controle proporcional com atuador liga-desliga (on-off). Este se mostrou bastante satisfatório em resolver o problema da precessão e ainda apresentou vantagens em relação ao sistema de controle proporcional com atuador proporcional. === During the flight of a spacecraft there will be various sources of perturbations, where the most expressive are jet misalignment, dynamic unbalance, stages separation, that induce a precession motion, in spite of the spin stabilization. This motion, whose amplitude is proportional to the magnitude of the perturbation, can become catastrophic, ultimately leading to mission abort. To ensure that the precession motion remains within prescribed limits a control law proportional to the angular velocities in the body frame was proposed. A control system of one and two axes was studied. On the one axis control system the strategy of misalignment between sensor and actuators was studied. This strategy implies in reducing the number of sensors and actuators of the control system. It was observed that the angle is sensible to the spin and disturbance orientation. Finally, a control system with an on-off actuator was studied. It shown to be very satisfactory, in respect to the amplitude of the precession motion and control torque, and present advantages in comparison with the control system with proportional actuator.