Estimação de atitude e velocidade angular em nanossatélites utilizando um observador de Luenberger para sistemas não lineares

dc.contributor.advisorQueiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo
dc.contributor.advisor-co1Dias, Samaherni Morais
dc.contributor.advisor-co1IDpt_BR
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.authorSoares, Francisval Guedes
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.referees1Araújo, Aldayr Dantas de
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees2Braz, Erico Cadineli
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.contributor.referees3Rego, Joilson Batista de Almeida
dc.contributor.referees3IDpt_BR
dc.date.accessioned2019-10-10T20:56:12Z
dc.date.available2019-10-10T20:56:12Z
dc.date.issued2019-04-30
dc.description.abstractThe technological advances of the last decades, together with the standardization of the CubeSats, have made viable the use of nanosatellite for commercial and institutional purposes. Taking advantage of this trend, the National Institute of Space Research is developing the CONASAT project, which consists of a constellation of nanossatellites for the collection of environmental data. Constellation interaction requires reasonable accuracy of the satellite attitude determination and control system, despite the limitations of the CubeSat platform and cost of the project. In this context, given the need to estimate the attitude and angular velocity, the present work proposes a less complex alternative to the Extended Kalman Filter (EKF). The solution consists of an implementation of the Luenberger state observer for nonlinear systems, also considering the use of the QUEST algorithm to obtain the attitude. The estimation scheme adopts a kinematic model of the system with parameterization of the rotation matrix by quaternion, and a dynamic model considering the object as a rigid body, with the presence of torque due to magnetic disturbances. The attitude sensor system consists of a magnetometer and a sun sensor, simulated from the ideal model with additional white noise. Finally, the implemented estimator is evaluated using simulations, together with a norm constrained EKF approach. The obtained results demonstrate the technical viability of the proposed method in the attitude and angular velocity estimation in nanosatellites.pt_BR
dc.description.resumoOs avanços tecnológicos das últimas décadas, juntamente com a padronização dos CubeSats, tornaram viável a utilização de nanossatélites para fins comerciais e institucionais. Aproveitando-se dessa tendência, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) vem desenvolvendo o projeto CONASAT, que consiste em uma constelação de nanossatélites para coleta de dados ambientais. A interação em constelação exige razoável precisão do sistema de determinação e controle de atitude dos satélites, em meio a limitações da plataforma CubeSat e do custo do projeto. Nesse contexto, dada a necessidade de estimação da atitude e da velocidade angular, o presente trabalho apresenta uma alternativa de menor complexidade ao Filtro de Kalman Estendido (EKF). A solução consiste em uma implementação do observador de estado de Luenberger para sistemas não lineares, considerando ainda o uso do algoritmo QUEST para obtenção da atitude. Adota-se um modelo cinemático do sistema com parametrização da matriz de rotação por quatérnio, e um modelo dinâmico considerando o objeto como um corpo rígido na presença de torque devido a perturbações magnéticas. O sistema de sensores de atitude é composto por um magnetômetro e um sensor solar, simulados a partir do modelo ideal com adição de ruído branco. Por fim, o estimador implementado é avaliado por meio de simulações, juntamente com uma abordagem do EKF com restrição de norma. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade técnica do método proposto na estimação de atitude e velocidade angular em nanossatélites.pt_BR
dc.identifier.citationSOARES, Francisval Guedes. Estimação de atitude e velocidade angular em nanossatélites utilizando um observador de Luenberger para sistemas não lineares. 2019. 99f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecatrônica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27849
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECATRÔNICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectNanossatélitespt_BR
dc.subjectDeterminação de atitudept_BR
dc.subjectObservador de estados não linearpt_BR
dc.subjectFiltro de Kalmanpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpt_BR
dc.titleEstimação de atitude e velocidade angular em nanossatélites utilizando um observador de Luenberger para sistemas não linearespt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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