Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Attitude Control System for an Earth observation satellite

Narkiewicz Janusz, Grünvald Szabolcs, Sochacki Mateusz

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 2

art. no. e148612

EN

The objective of the research was to develop the Attitude Control System algorithm to be implemented in the Earth Observation Satellite System composed of leader-follower formation. The main task of the developed Attitude Control System is to execute attitude change manoeuvres required to point the axis of the image acquisition sensor to the fixed target on the Earth’s surface, while the satellite is within the segment of an orbit, where image acquisition is possible. Otherwise, the satellite maintains a nadir orientation. The control strategy is realized by defining the high-level operational modes and control laws to manage the attitude control actuators: magnetorquers used for desaturation of the reaction wheels and reaction wheels used for agile attitude variation. A six-degree-of-freedom satellite model was used to verify whether the developed Attitude Control System based on PID controllers for actuators performs attitude control in line with the requirements of an Earth Observation System. The simulations done for a variety of combinations of orbital parameters and surface target positions proved that the designed Attitude Control System fulfils the mission requirements with sufficient accuracy This high-level architecture supplemented by a more detailed control system model allowed proving efficient functionalities performance.

2

Robust predictive attitude control with stochastic dynamics

Violino Elia, Bousson Kouamana

Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics

|

2022

|

Vol. 21, nr 4

86--97

EN

The aim of this work is to design a robust predictive attitude controller when the disturbance is not known and it is modelled based on the stochastic theory and not directly from the environment and its laws. The paper starts with a brief introduction about the interest of attitude control, the state of the art, the limitations and the objectives of the research work. Then it moves on the control model chosen for the work. The main part is related to the modelling of the stochastic disturbance and the actuation of the controller. The results obtained match the initial idea about the capability of the controller to work under an unknown disturbance torque. Indeed, the graphical results show, for all the different conditions considered, that the required attitude is always reached, meaning that the aim of this work was achieved.

3

Wave-based attitude control of spacecraft with fuel sloshing dynamics

Thompson J. W., O'Connor W.

Archive of Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. LXIII, nr 2

263--275

EN

Wave-Based Control has been previously applied successfully to simple underactuated flexible mechanical systems. Spacecraft and rockets with structural flexibility and sloshing are examples of such systems but have added difficulties due to nonuniform structure, external disturbing forces and non-ideal actuators and sensors. The aim of this paper is to extend the application of WBC to spacecraft systems, to compare the performance of WBC to other popular controllers and to carry out experimental validation of the designed control laws. A mathematical model is developed for an upper stage accelerating rocket moving in a single plane. Fuel sloshing is represented by an equivalent mechanical pendulum model. A wave-based controller is designed for the upper stage AVUM of the European launcher Vega. In numerical simulations the controller successfully suppresses the sloshing motion. A major advantage of the strategy is that no measurement of the pendulum states (sloshing motion) is required.

PL

Sterowanie oparte na podejściu falowym było w przeszłości stosowane z powodzeniem do prostych, elastycznych systemów mechanicznych, w których liczba sygnałów sterujących jest mniejsza od liczby stopni swobody. Rakiety i statki kosmiczne, strukturalnie elastyczne, w których występuje zjawisko przelewania się płynu, są przykładami takich systemów, lecz nastręczają dodatkowe trudności z powodu niejednorodnej struktury, zewnętrznych sił zakłócających i nieidealnych elementów wykonawczych i czujników. Celem pracy jest zastosowanie sterowania opartego na podejściu falowym (WBC) do systemów statków kosmicznych, porównanie efektów strategii WBC z działaniem innych popularnych regulatorów i eksperymentalne potwierdzenie poprawności opracowanych praw sterowania. Opracowano model matematyczny dla górnego stopnia rakiety przyspieszającej poruszającej się w pojedynczej płaszczyźnie. Przelewanie się płynu jest reprezentowane przez równoważny model wahadła mechanicznego. Układ sterujący typu WBC został zaprojektowany dla górnego stopnia AVUM europejskiej rakiety nośnej Vega. Symulacja numeryczna wykazała, że układ sterowania z powodzeniem tłumi ruchy wywołane przelewaniem się płynu. Zaletą tej strategii jest, że nie są wymagane żadne pomiary stanów wahadła (ruchów przelewającego się płynu).

4

Test bed for simulation of magnetic field measurements of low Earth orbit satellites

Gallina A., Zagorski P., Rachucki J.

Mechanics and Control

|

2015

|

Vol. 34, no. 3

47--51

EN

This paper presents a test bed designed to simulate the magnetic environment experienced by a spacecraft in a low Earth orbit. It consists of a spheńcal air bearing located inside a Helmholtz cage. The spheńcal air beańng is used for simulating the microgravity conditions of orbiting bodies, while the Helmholtz cage generates a controllable magnetic field resembling the one surrounding a satellite during its motion. Dedicated computer software is used to initially calculate the magnetic field in an established orbit. The magnetic field data is then translated into current values and transmitted to programmable power supplies that energize the cage. The magnetic field within the cage is finally measured by a test article mounted on the air beańng. The paper provides a descńption of the test bed and test article design. Experimental tests prove the good performance of the entire system.

XX

Artykuł prezentuje stanowisko laboratoryjne służące do symulowania środowiska magnetycznego, w którym porusza się satelita na niskiej orbicie ziemi. Składa się ono ze sferycznego łożyska powietrznego umieszczonego wewnątrz klatki Helmholtza. Łożysko to jest wykorzystywane do symulacji warunków mikrograwitacji doświadczanych przez orbitujące ciała, a klatka Helmholtza do generowania zadanego pola magnetycznego, podobnego do tego, jakie tam występuje. Do symulowania wartości pola magnetycznego na konkretnej orbicie wykorzystywane jest specjalistyczne oprogramowanie. Obliczone za jego pomocą wartości są przekształcone na wielkości prądów, które następnie za pośrednictwem stopni mocy przekazywane są na odpowiednie cewki składające się na klatkę. Następnie pole magnetyczne powstałe w klatce mierzone jest przez testowane urządzenie osadzone na łożysku powietrznym. Artykuł opisuje stanowisko oraz testowane urządzenie. Przedstawia także wyniki eksperymentu potwierdzającego dokładność całego systemu.

5

Control system design for multi-rotor MAV

Wang W., Ma H., Sun C.-Y.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2013

|

Vol. 51 nr 4

1027--1038

EN

Abstract MAVs (Micro Air Vehicles) have attracted more and more attention in recent years because of their wide applications, such as investigations of inhospitable environment, nuclear or hazardous material polluted regions and other inaccessible areas. In this paper, both attitude and altitude controls of a Quad-Rotor type MAV are discussed and analyzed. To stabilize the attitude, one order memory based controller is selected, the performance of which is independent of the detail model information, leading to enhanced robustness. While for the altitude, a Linear Quadratic Gaussian (LQG) controller is proposed. The experimental results of the real flight demonstrate the stability and robustness of the controllers.

6

Modeling disturbances influencing an Earth-orbiting satellite

Zagórski P.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 5

98-103

EN

Space is one of the most interesting environments where man made objects can function. Satellites, probes, and manned spacecrafts have been exploring it for over six decades now. Particularly interesting characteristics of interplanetary environment from the stand point of satellite stabilization are origins and nature of existing disturbance forces and torques. Some of those effects are even used to complement or replace chemical propulsion to control and stabilize spacecrafts attitude. This article contains a general description, categorization and basic models of forces that can affect control of spacecrafts in Earth orbit.

PL

Kosmos jest jednym z najbardziej interesujących środowisk, w których funkcjonować mogą wykonane ręką ludzką urządzenia. Satelity, sondy oraz załogowe statki badają przestrzeń kosmiczną już od sześciu dekad. Jednym z najciekawszych, z punktu widzenia teorii sterowania, zagadnień są źródła i natura występujących tam zakłócających sił i momentów siły. Niektóre z tych efektów są używane, by uzupełnić lub zastąpić napędy chemiczne w kontroli i stabilizacji orientacji pojazdów kosmicznych. Niniejszy artykuł zawiera skrótowy opis i klasyfikację najważniejszych oddziaływań, jakie wpływają na statki kosmiczne na orbicie Ziemi.

7

Attitude control of flexible space structures using extended state observer

Mahavan B., Luo Z. H., Han J. Q.

Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences

|

2001

|

Vol. 8, No. 4

501-512

EN

In this paper, we construct a nonlinear Extended State Observer (ESO) to estimate the dynamics of linear or nonlinear systems with parameter uncertainties and unknown external disturbances. We then apply ESO to the high-precision attitude control of a flexible satellite whose dynamics are unknown. Simulation results demonstrate the usefulness of the proposed control method.

8

Synthesis of minimum time aircraft body attitude control at high angles of attack

Chanov O., Mirny D.

Research Bulletin / Warsaw University of Technology, Institute of Aeronautics and Applied Mechanics

|

1998

|

nr 8

97-102

EN

The problem of minimum time transition from given initial to given final values of angles of attack and bank angles is considered for simple model of movement, in which control variables are rates of variation of angle of attack and of bank angle. Control limitations dependent on angle of attack are imposed which is important at high angles of attack ( it is known that efficiency of aerodynamic controls at high angles of attack can be low). The problem is solved with maximum principle usage. It is shown, that in this problem there are the regular and special solutions resulting from necessary conditions of maximum principle, and also irregular solutions which cannot be formally derived from these conditions. Results of calculations are brought. Three types of the solutions generate in field of extremals the appropriate three areas, inside which extremals have various character. On the basis of the analysis of field of extremals the simple synthesis of optimum control is received.