@MastersThesis{Escuissato:2019:PrCoRo,
author = "Escuissato, Guilherme Abreu",
title = "Projeto de um controlador de rodas de rea{\c{c}}{\~a}o com
suspens{\~a}o magn{\'e}tica ativa em dois graus de liberdade",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2019",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2019-02-25",
keywords = "mancal magn{\'e}tico, rodas de rea{\c{c}}{\~a}o, sat{\'e}lites
artificiais, m{\'e}todo de elementos finitos, magnetic bearings,
reaction wheels, artificial satellites, finite elements method.",
abstract = "Por serem capazes de proporcionar alto grau de precis{\~a}o de
apontamento e utilizarem a energia renov{\'a}vel proveniente dos
pain{\'e}is solares, rodas de rea{\c{c}}{\~a}o se tornaram
componentes essenciais em sat{\'e}lites com sistema de controle
de atitude em tr{\^e}s eixos. Tipicamente empregam mancais de
rolamento, pois s{\~a}o uma tecnologia madura cuja efic{\'a}cia
foi repetidamente provada ao longo dos anos. Ainda assim, a
pesquisa por mancais magn{\'e}ticos {\'e} realizada em paralelo
porque estes produzem solu{\c{c}}{\~o}es interessantes. Por
exemplo, como mancais magn{\'e}ticos eliminam completamente o
contato f{\'{\i}}sico entre o rotor e o estator, o atrito da
roda {\'e} significativamente reduzido e o desgaste mec{\^a}nico
deixa de ser um fator limitante para a vida {\'u}til de rodas de
rea{\c{c}}{\~a}o suspensas magneticamente. Al{\'e}m disso,
mancais magn{\'e}ticos proporcionam a funcionalidade de
ativamente suprimir vibra{\c{c}}{\~o}es oriundas do
desbalanceamento, melhorando assim a precis{\~a}o de apontamento
da miss{\~a}o. Este trabalho apresenta o projeto do sistema de
controle para configura{\c{c}}{\~o}es de mancais magn{\'e}ticos
em que dois graus de liberdade s{\~a}o estabilizados ativamente.
A l{\'o}gica de controle desenvolvida {\'e} capaz de iniciar a
suspens{\~a}o magn{\'e}tica do rotor, estabiliz{\'a}-lo no
ponto de equil{\'{\i}}brio e suprimir vibra{\c{c}}{\~o}es
oriundas do desbalanceamento est{\'a}tico. O projeto utiliza
simula{\c{c}}{\~o}es por elementos finitos como base para
desenvolver um modelo din{\^a}mico n{\~a}o linear em que as
caracter{\'{\i}}sticas importantes dos mancais s{\~a}o
reproduzidas. Aliado {\`a} din{\^a}mica de um rotor sujeito a
rota{\c{c}}{\~a}o, o modelo desenvolvido permite verificar a
efic{\'a}cia do sistema de controle em suspender magneticamente
uma roda de rea{\c{c}}{\~a}o. Espera-se que este projeto possa
servir de base para trabalhos futuros que busquem projetar e
implantar mancais magn{\'e}ticos em rodas de rea{\c{c}}{\~a}o
de sat{\'e}lites. ABSTRACT: For providing a high degree of
pointing accuracy and using renewable energy from solar panels,
reaction wheels have become essential components for satellites
that employ three-axis attitude stabilization. Reaction wheels
typically employ ball bearings, which is a mature technology whose
effectiveness has been repeatedly proven over the years. Even so,
the research for magnetic bearings is performed in parallel
because they produce interesting solutions. For instance, since
magnetic bearings completely eliminate physical contact between
the rotor and the stator, the friction is significantly reduced
and mechanical wear is no longer a limiting factor for the
lifetime of a magnetically suspended reaction wheel. In addition,
magnetic bearings provide the functionality of actively suppress
vibrations due to rotor imbalance, thereby improving the missions
pointing accuracy. This paper presents the design of a control
system for magnetic bearing configuration in which two degrees of
freedom are actively stabilized. The developed control law is
capable of initiating the magnetic suspension of the rotor,
stabilizing it at the setpoint, and suppressing vibrations due to
static imbalance. This project used finite element method
simulations as the basis for developing a nonlinear dynamic model
in which the important characteristics of the bearings are
reproduced. By combining this model with the dynamics of a
rotating rotor, its possible to verify the effectiveness of the
control law of a magnetically suspended reaction wheel. It is
hoped that this project lays the foundation for future work that
seeks to design and develop magnetic bearings for use on reaction
wheels.",
committee = "Ricci, M{\'a}rio C{\'e}sar (presidente) and Carrara, Valdemir
(orientador) and Magalh{\~a}es, Renato Oliveira de and Cruz,
Jos{\'e} Jaime da and Horikawa, Oswaldo",
englishtitle = "Controller design for two-axis-active magnetic bearing for
reaction wheels",
language = "pt",
pages = "156",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3SRLRM8",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3SRLRM8",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "26 abr. 2024"
}