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@PhDThesis{Romero:2022:ApSDTe,
               author = "Romero, Alessandro Gerlinger",
                title = "Application of the SDRE technique in the satellite attitude and 
                         orbit control system with nonlinear dynamics",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2022",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2021-12-07",
             keywords = "nonlinear control, SDRE, H-infinity, controle n{\~a}o linear, 
                         H-infinito.",
             abstract = "The satellite attitude and orbit control subsystem (AOCS) can be 
                         designed with success by linear control theory if the satellite 
                         has slow angular motions. However, for fast maneuvers, the 
                         linearized models are not able to represent all the perturbations 
                         due to the effects of the nonlinear terms present in the dynamics 
                         which compromises the systems performance. Therefore, in such 
                         cases, it is expected that nonlinear control techniques yield 
                         better performance than the linear control techniques, improving 
                         the AOCS pointing accuracy without requiring a new set of sensors 
                         and actuators. Nonetheless, these nonlinear control techniques can 
                         be more sensitive to uncertainties. One candidate technique for 
                         the design of AOCS control law under a fast maneuver is the 
                         State-Dependent Riccati Equation (SDRE). SDRE provides an 
                         effective algorithm for synthesizing nonlinear feedback control by 
                         allowing nonlinearities in the system states while offering great 
                         design flexibility through state-dependent weighting matrices. The 
                         Brazilian National Institute for Space Research (INPE, in 
                         Portuguese) was demanded by the Brazilian government to build 
                         remote-sensing satellites, such as the Amazonia-1 and the CONASAT 
                         missions. In the Amazonia-1 mission, the AOCS must stabilize the 
                         satellite in three-axes so that the optical payload can point to 
                         the desired target. Currently, the control laws of AOCS are 
                         designed and analyzed using linear control techniques in 
                         commercial software. In this work, we present research focused on 
                         modeling and analysis, through simulation using open-source 
                         software based on Java, of control laws, applying SDRE and SDRE 
                         extended with H-infinity techniques, for attitude control as 
                         nonlinear systems tackling the regulator problem in the presence 
                         of hard nonlinearities and uncertainties. Moreover, we present a 
                         methodology to evaluate a possible quantifiable increment in the 
                         robustness of SDRE and SDRE extended with H-infinity when compared 
                         to linear techniques. RESUMO: O subsistema de controle de atitude 
                         e {\'o}rbita de um sat{\'e}lite (AOCS, do Ingl{\^e}s, Attitude 
                         and Orbit Control subsystem) pode ser projetado com sucesso pela 
                         teoria do controle linear se o sat{\'e}lite exibir movimentos 
                         angulares lentos. No entanto, para manobras r{\'a}pidas, os 
                         modelos linearizados n{\~a}o s{\~a}o capazes de representar 
                         todas as perturba{\c{c}}{\~o}es devido aos efeitos dos termos 
                         n{\~a}o lineares presentes na din{\^a}mica o que compromete o 
                         desempenho do sistema. Portanto, nesses casos, espera-se que as 
                         t{\'e}cnicas de controle n{\~a}o-lineares apresentem melhor 
                         desempenho do que as t{\'e}cnicas de controle linear, melhorando 
                         a precis{\~a}o de apontamento do AOCS sem exigir um novo conjunto 
                         de sensores e atuadores. No entanto, essas t{\'e}cnicas de 
                         controle n{\~a}o lineares podem ser mais sens{\'{\i}}veis a 
                         incertezas. Uma t{\'e}cnica candidata para o projeto da lei de 
                         controle do AOCS para manobras r{\'a}pidas {\'e} a 
                         equa{\c{c}}{\~a}o de Riccati dependente do estado (SDRE, do 
                         Ingl{\^e}s, State-Dependent Riccati Equation). O SDRE fornece um 
                         algoritmo eficaz para sintetizar o controle baseado em feedback, 
                         permitindo n{\~a}o linearidades nos estados do sistema, 
                         oferecendo grande flexibilidade de projeto por meio de matrizes 
                         peso dependentes do estado. O Instituto Nacional de Pesquisas 
                         Espaciais (INPE) {\'e} demandado pelo governo brasileiro para a 
                         constru{\c{c}}{\~a}o de sat{\'e}lites de sensoriamento remoto, 
                         como a miss{\~a}o Amaz{\^o}nia-1 e a miss{\~a}o CONASAT. Na 
                         miss{\~a}o Amazonia-1, o AOCS deve estabilizar o sat{\'e}lite em 
                         tr{\^e}s eixos, para que a carga {\'o}ptica possa apontar para o 
                         alvo desejado. Atualmente, as leis de controle do AOCS s{\~a}o 
                         projetadas e analisadas usando t{\'e}cnicas de controle linear em 
                         software comercial. Neste trabalho, apresentamos uma pesquisa 
                         voltada para modelagem e an{\'a}lise, por meio de 
                         simula{\c{c}}{\~a}o usando software livre baseado em Java, de 
                         leis de controle, aplicando SDRE e SDRE estendido com H - 
                         infinito, para controle de atitude como sistemas n{\~a}o lineares 
                         focada no problema do regulador na presen{\c{c}}a de incertezas e 
                         n{\~a}o linearidades r{\'{\i}}gidas. Al{\'e}m disso, 
                         apresentamos uma metodologia para avaliar um poss{\'{\i}}vel 
                         incremento quantific{\'a}vel na robustez do SDRE e do SDRE 
                         estendido com H-infinito quando comparado {\`a}s t{\'e}cnicas 
                         lineares.",
            committee = "Ricci, Mario C{\'e}sar (presidente) and Souza, Luiz Carlos 
                         Gadelha de (orientador) and Prado, Antonio Fernando Bertachini de 
                         Almeida (orientador) and Carrara, Valdemir and Souza, Alain 
                         Giacobini de",
         englishtitle = "Aplica{\c{c}}{\~a}o da t{\'e}cnica SDRE nos sistemas de 
                         controle de atitude e {\'o}rbita de sat{\'e}lites com 
                         din{\^a}mica n{\~a}o linear",
             language = "en",
                pages = "109",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34T/45TQ5D8",
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        urlaccessdate = "20 maio 2024"
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