Um sistema de determinação e controle de atitude de alta precisão para o nanossatélite ucraniano UYS-1

Abstract

O UYS-1 é o primeiro nanossatélite ucraniano, o qual está sendo desenvolvido por um con- sórcio de quatro instituições ucranianas e pela Universidade de Brasília. Este satélite será utilizado para tirar fotografias de alta resolução da superfície terrestre e, para isso, disporá de um sistema de determinação e controle de atitude de alta precisão, cujo projeto é apresentado nesta dissertação. Esse sistema compreende um sensor de estrela e três rodas de reação. Para a determina- ção da atitude, é implementado um Filtro de Kalman Estendido. Para o controle da atitude, são consideradas algumas situações envolvendo perturbações ou falhas. São projetados um controlador PD para o caso sem falhas e sem perturbações; controladores tipo-PD e tipo-PID robustos a perturbações (torques externos); e é proposto um controlador, para situações de falha total de uma das rodas de reação, com garantia da estabilidade do satélite. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The UYS-1 is the first Ukrainian nanosatellite, which is being designed by a consortium of four Ukrainian institutions and by University of Brasilia. This satellite will take high resolu- tion photos of Earth’s surface. To do so, it will have a high precision attitude determination and control system, whose project is presented in this work. This system comprises a star tracker and three reaction wheels. An Extended Kalman Fil- ter is implemented to determine the attitude. Also, to control the attitude, different situations involving disturbances or failures are considered. A PD controller is designed for situations without disturbances and failures; a PD-type and a PID-type controllers robust to disturban- ces (external torques) are also designed; and a control law is proposed for the situation of total failure of one reaction wheel. This controller ensures the satellite stability.