@MastersThesis{Cubillos:2008:InTéCo,
author = "Cubillos, Ximena Celia M{\'e}ndez",
title = "Investiga{\c{c}}{\~a}o de t{\'e}cnicas de controle
multivari{\'a}veis no controle de atitude de um sat{\'e}lite
r{\'{\i}}gido - flex{\'{\i}}vel",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2008",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2008-02-27",
keywords = "controle multivati{\'a}vel, estruturas flex{\'{\i}}veis,
controle LQR, controle LQG, controle H-Infinito, multivariable
control, flex{\'{\i}}ble structures, LQR control design, LQG
control design, H-control design.",
abstract = "Este trabalho tem como objetivo principal a
investiga{\c{c}}{\~a}o de t{\'e}cnicas de controle para o
controle de atitude de um Sat{\'e}lite R{\'{\i}}gido -
Flex{\'{\i}}vel. Para a investiga{\c{c}}{\~a}o, desenvolveu-se
um modelo de sat{\'e}lite constitu{\'{\i}}do de um corpo
r{\'{\i}}gido e dois pain{\'e}is flex{\'{\i}}veis. O
Regulador Linear Quadr{\'a}tico (LQR), Regulador Linear Gaussiano
(LQG) e Controle H Infinito (H\∞) s{\~a}o as t{\'e}cnicas
investigadas. No modelamento do sat{\'e}lite utiliza-se a
abordagem lagrangiana e aplica-se uma discretiza{\c{c}}{\~a}o
atrav{\'e}s do m{\'e}todo dos modos assumidos. Obtidas as
equa{\c{c}}{\~o}es de movimento, escrevem-se as mesmas na forma
vari{\'a}veis de estados. Neste est{\'a}gio trabalha-se com
at{\'e} tr{\^e}s modos de flex{\~a}o, a fim de averiguar a sua
influ{\^e}ncia no desempenho do sistema. No LQR, a lei de
controle apresentou {\'o}timo desempenho. Embora o m{\'e}todo
s{\'o} seja aplicado a um sistema com aus{\^e}ncia de
perturba{\c{c}}{\~o}es e onde todos os estados est{\~a}o
dispon{\'{\i}}veis, na realidade isso n{\~a}o acontece de fato.
J{\'a} a aplica{\c{c}}{\~a}o do LQG {\'e} mais realista, pois
nem todos os estados est{\~a}o dispon{\'{\i}}veis e o sistema
apresenta perturba{\c{c}}{\~o}es. O desempenho do sistema decai
devido {\`a} presen{\c{c}}a do filtro de Kalman. Uma desvantagem
de ambos os m{\'e}todos {\'e} a aus{\^e}ncia de um procedimento
sistem{\'a}tico na escolha das matrizes de peso Q e R, e os
ru{\'{\i}}dos w e v. O m{\'e}todo H\∞ possui uma
sistem{\'a}tica totalmente distinta dos outros dois m{\'e}todos
aqui aplicados. Comparando com o LQR e LQG seus resultados neste
trabalho foi bem superior no crit{\'e}rio tempo de
estabiliza{\c{c}}{\~a}o. Contudo sua maior desvantagem est{\'a}
na necessidade de grande habilidade e experi{\^e}ncia
necess{\'a}ria para construir os pesos que est{\~a}o associados
ao desempenho do m{\'e}todo H\∞. Em rela{\c{c}}{\~a}o
{\`a} influ{\^e}ncia dos modos flex{\'{\i}}veis da planta,
verificou-se que n{\~a}o houve altera{\c{c}}{\~a}o
significativa no desempenho da lei de controle ao amortecer os
{\^a}ngulos e as velocidades angulares do sat{\'e}lite.
Por{\'e}m, nos n{\'{\i}}veis de vibra{\c{c}}{\~a}o dos
pain{\'e}is, os modos de flex{\~a}o foram mais
percept{\'{\i}}veis. ABSTRACT: The main objective of this work
is the investigation of multivariable control techniques for
attitude control of a Rigid Satellite - Flexible. For this
investigation, a satellite model was developed consisting of a
rigid body and two flexible panels. The investigated techniques
are Linear Quadratic Regulator (LQR) method, Linear Quadratic
Gaussian (LQG) method and H Infinity method. The satellite
modeling was built following the Lagrangean approach and the
discretization was done using the assumed-modes method. The
equations of motion obtained were written in its modal state space
form. In this phase one works with three modes of vibration, in
order to inquire its influence in the performance of the system.
In LQR method, the control law shows a good performance, however
the method is only applied for system with absence of disturbances
and where all the states are available. In reality that does not
happen. On the other hand, the LQG method is more realistic,
because nor all the states are available and the system presents
noises. The LQG controller (Kalman filter + LQR) is better for
damping the modes of vibration of panels. However, the performance
of the system decays due to presence of the Kalman filter. The
disadvantage of both the methods is the absence of a systematic
procedure in the choice of weights matrix Q and R, and noises w
and v. The H\∞ method has a distinct systematic with
respect to the other two methods here applied. In comparison with
LQR and LQG the H\∞ results in this work had been superior.
However its great disadvantage is in the need of great ability and
necessary experience to build the weights that are associated to
the performance of the method H\∞. Regarding to the flexion
modes of vibration, the influences were verified for the
controller and were more perceptible in the levels of panel
vibration.",
committee = "Souza, Luiz Carlos Gadelha de (presidente, orientador) and
Fonseca, Ijar Milagre da and Soares, {\'A}lvaro Manoel de Souza
and Fenili, Andr{\'e}",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Investigation of multivariable control techniques for attitude
control of a rigid satellite - flexible",
language = "pt",
pages = "140",
ibi = "6qtX3pFwXQZGivnK2Y/UaLbS",
url = "http://urlib.net/ibi/6qtX3pFwXQZGivnK2Y/UaLbS",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "10 maio 2024"
}