Design of kalman filter based attitude determination and control algorithms for a leo satellite
Alçak yörüngeli bir uydu için kalman filtre tabanlı yönelim belirleme ve kontrol algoritmalarının tasarımı
- Tez No: 611201
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 211
Özet
Bu tez raporunda, üç eksende durağan bir alçak yörünge mikro uydusu için tepki tekerleği ve manyetik tork çubukları kullanılarak geribeslemeli yönelim belirleme ve kontrol algoritmaları ile entegre edilmiş çoklu sensör navigasyon sisteminin tasarımı sunulmaktadır. Tezin ilk bölümlerinde, kontrolcü tasarımı için gerekli olan uydunun dinamik ve kinematik denklemleri, uzay ortamı, koordinat sistemleri ile iç/dış etkenlerden kaynaklanan bozucu kuvvetler temel bilgi olarak sunulmuştur. Tezin devamında, yönelim belirleme ve kontrol komponentleri detaylı bir şekilde tanıtılmıştır. Tepki tekerleri ve manyetik tork çubukları yönelim kontrolünü sağlamak amacıyla gerekli tork üretimi için kullanılmıştır. Tork çubuklarının, tekerlerde fazladan biriken momentum miktarını boşaltma özelliği de modellere eklenmiş ve bu durum Dünya'nın manyetik alan verisinden faydalanılarak kontrol edilmiştir. İç ve dış bozucu etkenler ile sensör gürültüleri de göz önüne alınarak Kalman filtre tabanlı tahmini navigasyon değerleri ile birlikte uydunun dinamik/kinematik denklemlerinden doğrusal ve doğrusal olmayan matematiksel modeller oluşturulmuştur. PID, doğrusal ikinci dereceden regülatör (LQR) ve kayan kipli kontrolcü (SMC) tasarımları ile uydunun referans verilen yönelimi gerçekleştirmesi sağlanmıştır. Uydunun fırlatıcıdan ayrıldıktan sonraki hızının kararlı hale getirilebilmesi amacıyla takla hareketini sönümlemek için geri beslemeli kontrolcü tasarlanmıştır. Tüm model ve kontrolcüler MATLAB/ Simulink yazılım araçları kullanılarak tasarlanmış, elde edilen sistem sonuçları karşılaştırılıp analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The design of different attitude controllers by using reaction wheels and magnetic rods as torque sources and the design of a multi-sensor integrated navigation system are developed for a three-axis stabilized Earth-orbiting microsatellite and presented in this thesis. Firstly, the fundamental parameters relevant to satellite attitude determination are presented, such as attitude sensors and actuators, space environmental effects, coordinate frames, satellite dynamic/kinematic equations with control components. These parameters are also used to set satellite linear and nonlinear mathematical models. Reaction wheels and magnetic torque rods are used to generate the required control torque for the purpose of providing attitude control. The momentum dumping effects of magnetic rods are also implemented to mathematical models and controlled by the help of Earth Magnetic Field. Kalman Filter based attitude estimations with PID, LQR and SMC controllers were designed to support satellite orientation with respect to a given reference attitude. In addition to these controllers, a feedback controller is also designed for stabilizing the satellite angular velocity after separating from launcher. Simulating of multi-sensor navigation sensors, satellite mathematical model and controller models under various internal and external disturbances and measurement noises are carried out by means of MATLAB/Simulink software tool. The results obtained from the simulations with related approaches were compared and analyzed.
Benzer Tezler
- Design of kalman filter based attitude determination algorithms for a leo satellite and for a satellite attitude control test setup
Bir alçak yörünge uydusu ve bir uydu yönelim kontrol test düzeneği için kalman filtre tabanlı yönelim saptama agoritmaları tasarımı
AYKUT KUTLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Sensor fusion based attitude determination for small satellites
Küçük uydularda sensor füzyonu temelli yönelim belirleme
ELGİZ BAŞKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV
- Ukf adaptation and filter integration for attitude determination and control of nanosatellites with magnetic sensors and actuators
Başlık çevirisi yok
HALİL ERSİN SÖKEN
Doktora
İngilizce
2013
Astronomi ve Uzay BilimleriGraduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)Prof. SHINICHIRO SAKAI
- A robust altitude control approach for sea skimming missiles
Su sathına yakın uçan füzeler için gürbüz irtifa kontrolü yaklaşımı
ÖZGÜN DÜLGAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY
- Attitude estimation and reaction wheels based control of an earth-pointing small satellite
Küçük bir yer gözlem uydusunun yönelimini belirleme ve tepki tekerleklerine bağlı kontrolü
HAKAN GÜRSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE