Influência da flexibilidade no desempenho do sistema de controle de atitude de um satélite rígido/flexível / Influence of the flexibility in the performance of a attitude control system of a RIGID/FLEXIBLE SATELLITE

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

15/02/2005

RESUMO

Este trabalho tem como principal objetivo investigar a influencia da flexibilidade no desempenho do sistema de controle de atitude de um satélite Rígido/Flexível. Para isso é desenvolvido um modelo de um satélite constituído por uma estrutura rígida central à qual estao ligados dois apendices flexíveis. A lei de controle com o melhor desempenho é projetada aplicando-se o método do Regulador Linear Quadratico (LQR), do Regulador Linear Gaussiano (LQG), e do Regulador LQG com Loop Transfer Recovery (LQG/LTR). No modelamento utiliza-se a abordagem lagrangeana e aplica-se uma discretização através do método dos modos assumidos. Obtidas as equações de movimento, resolve-se o problema do autovalor associado obtendo-se as freqüencias naturais dos painéis. Em seguida o modelo é escrito na forma modal de variáveis de estados. Os apendices flexíveis são tratados como vigas unidimensionais na configuração engastada-livre, considera-se os dois primeiros modos de vibração e movimentos de rotação da estrutura nos eixos y e z. A lei de controle baseada no método LQR mostrou-se com um bom desempenho quando todos os estados sao considerados na realimentação. Mas como esta realimentação nao é possível na prática, isto é, as coordenadas flexíveis e suas taxas de variação temporal nao são mensuráveis devido ao fato da nao haver sensores nas partes flexíveis do satélite, propoe-se utilizar um filtro de Kalman para estimar estas coordenadas a partir de medidas do corpo rígido (ângulo e velocidade angular) e realimentar estes estados (técnica LQG). Para recuperar o bom desempenho obtido com a lei baseada no LQR e degradado com a introdução do filtro emprega-se então a técnica LQG/LTR. Os resultados obtidos nas simulações numéricas mostram que esta técnica é bastante adequada para manter e recuperar as boas propriedades de desempenho da lei de controle projetadas pelo LQR. Para melhor entender a influência das matrizes de pesos envolvidas no índice de desempenho dos métodos empregados, foram feitas simulações com diferentes ponderações nos estados (matriz Q) e na ponderação da lei de controle (matriz R), procurando um controlador que cumprisse os requisitos de desempenho estabelecidos. Finalmente, cabe ressaltar que não é do conhecimento do autor até o presente momento, a utilização do filtro de Kalman para estimação de estados flexíveis nao mensuráveis à partir das medidas de corpo rígido (ângulo e velocidade angular) como a empregada neste trabalho, sendo, portanto esta investigação uma das principais contribuições deste trabalho.

ASSUNTO(S)

estruturas flexíveis estimação de estados controle multivariável controle lqg controle lqg/ltr flexible structures state estimation multivariable control lqg control lqg/ltr control

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