Controle de atitude com veículo em alta rotação

• Main Author: Daniel Vieira
• Other Authors: Waldemar de Castro Leite Filho
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2015
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/04.22.16.03

Esse trabalho tem o objetivo de simular e analisar o algoritmo da manobra de precessão usada no veículo experimento SHEFEX 2. Essa manobra foi controlada por um sistema de controle não-linear com atuadores de bocais de gás frio. O experimento é feito em um veículo lançador de 2 estágios, o primeiro não controlado estabilizado por rotação e o segundo que deve seguir uma trajetória planejada. É durante a fase balística, quando termina a queima do primeiro estágio e antes de iniciar o segundo estágio, que o veículo faz a manobra de apontamento para que se faça a trajetória planejada. A simulação do algoritmo da manobra de precessão é feita no ambiente SIMULINK$^{®}$ e para a análise do algoritmo foi desenvolvido um algoritmo de controle próprio que serve tanto como uma maneira de estudar mais profundamente o problema como uma forma de referência para comparação. A condição de ambiente usada na simulação é de um veículo simétrico, girando em torno de seu eixo de menor inércia com atuação de jatos acionados na lateral de seu corpo de forma discreta (\emph{ON/OFF}). O movimento é considerado livre de torques externos e as equações de movimento usadas são da biblioteca de funções PROPAT. Ao fim do trabalho é feita uma comparação entre os algoritmos de controle 1 e o algoritmo desenvolvido mostrando comparativamente seus desempenhos. Para estudos futuros, sugere-se a inclusão das dinâmicas dos atuadores e dos sensores, inserir erros de montagem e desalinhamentos dos sensores e também sugere-se um estudo mais aprofundado no algoritmo de controle 2 que tem muita margem para melhoras. === This work aims to simulate and analyze the precession maneuver algorithm used in the experimental vehicle SHEFEX 2, this maneuver was controlled by a nonlinear control system with cold gas nozzle actuators. The experiment is done in a launch vehicle of two stages, the first is a non-controlled stabilized by rotation and the second that must follow a planned trajectory. It is during the ballistic phase, when you complete the first stage burning and before starting the second stage, that the vehicle does a maneuver to correct its attitude so it follows the planned trajectory. The simulation of the precession maneuver algorithm is made on the environment SIMULINK $^{®}$ and for the analysis of the algorithm was developed a control algorithm that serves both as a way to study more deeply the problem as in the form of reference for comparison with the first algorithm. The ambient condition used in the simulation is of a symmetrical vehicle, rotating around its axis of lower inertia and using jets commanded on the side of the vehicle body discreetly (ON/OFF). The motion is considered of being free of external torques and the equations of motion used comes from the PROPAT library of functions. At the end of the work is done a comparison between the control algorithms 1 and the developed algorithm, showing the comparison of their performances. For future studies, it is suggested the inclusion of the dynamics of the actuators and sensors, insert assembling errors and misalignments of the sensors, also it is strongly suggested a further study in the control algorithm 2 that has a lot of room for improvement.