Estudo experimental da dinâmica e do sistema de controle de um satélite rígido-flexível / Experimental study of the dynamics and control system of a rigid-flexible satellite

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Este trabalho tem como objetivo o estudo experimental da dinâmica e do sistema de controle de um satélite rígido flexível. Utiliza-se, como modelo experimental o equipamento FlexGage fabricado pela empresa Quanser, o qual representa um satélite artificial com uma estrutura rígida central ligada a um apêndice flexível. Aplica-se a formulação Lagrangiana para desenvolver dois modelos matemáticos para o sistema rígido-flexível. O primeiro utiliza uma configuração do tipo massa-mola e o segundo, faz uso do método dos modos assumidos para representar os vários modos de vibração do modelo. A partir destes dois modelos, são aplicadas as seguintes três técnicas de controle, Regulador linear Quadrático (LQR), Regulador Linear Quadrático Gaussiano (LQG) e H infinito (H-inf). O objetivo do controlador projetado por cada um destas técnicas é fazer com que o sistema siga uma referência imposta e ao mesmo tempo amorteça rapidamente as vibrações remanescentes, oriundas dos deslocamentos flexíveis do apêndice. Após a investigação computacional do desempenho dos controladores, é feita a implementação dos mesmos no modelo experimental com o auxílio do software WinCon da Quanser. Assim, através de uma montagem do tipo "hardware in the loop", investiga-se experimentalmente o desempenho dos controladores e compara-se com os resultados das simulações computacionais. Ênfase é dada para o método H-inf, por ser uma técnica relativamente recente e ainda pouco aplicada na área espacial. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que os controladores apresentam bom desempenho para os casos simulados, com rápido tempo de resposta e adequado amortecimento das vibrações da haste flexível. Verifica-se, entretanto, que ao se aplicar os mesmos controladores experimentalmente, houve uma pequena perda de desempenho, sendo mais evidente para o controlador H-inf. Acredita-se que esta perda de desempenho do controlador está relacionada com imprecisões da montagem e que este poderia ser melhorado caso as incertezas do modelo experimental fossem consideradas no projeto do controlador.

ASSUNTO(S)

estrutura rígido-flexivel controle de atitude satélite artificial h-infinito simulador rigid-flexible struture attitude control artificial satellite simulator h-infinity

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