Projeto e implementação de uma estratégia de controle de atitude para CubeSats

Abstract

Conforme os satélites que seguem o padrão CubeSat ganham notoriedade como plataformas acessíveis para aplicações espaciais, surge a demanda por sistemas capazes de controlar a sua orientação, com o intuito de ampliar o escopo dos serviços que podem ser oferecidos com este tipo de satélite. Neste trabalho descreve-se o projeto de um sistema de controle de orientação para CubeSats, considerando as características matemáticas particulares deste tipo de sistema assim como os efeitos de incertezas na modelagem de sua dinâmica e da presença de ruído nos sinais sobre seu desempenho. Além disso, visando garantir a qualidade da implementação em software da estratégia de controle, define-se para esta uma arquitetura de software capaz de expressar de forma concisa os seus requisitos temporais, bem como garantir a reusabilidade de componentes de software e a extensibilidade da implementação da estratégia de controle. A capacidade do sistema de atingir os requisitos de projeto é avaliada em um ambiente de simulação.

As satellites that implement the CubeSat standard receive increasing attention as accessible platforms for space applications, a demand for systems that provide control over the satellite's orientation arises, aiming at extending the scope of the services provided through the use of this class of satellites. In this context, this work describes the design of an attitude control system for CubeSats, considering the special mathematical properties of this kind of system as well as the efects of model uncertainties and measurent noise in the overall system performance. A high quality software implementation of the proposed control strategy is provided though the use of a software architecture capable of expressing the timeliness requirements of the control system, provide modularity and reusability of software components, and ensure the extensibility of the control strategy implementation. The ability of the system to meet a set of requirements is evaluated in a simulation environment.