Sviluppo di un sistema miniaturizzato per il controllo real-time di assetto di nano e microsatelliti

Candini, Gian Paolo (2012) Sviluppo di un sistema miniaturizzato per il controllo real-time di assetto di nano e microsatelliti, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Meccanica e scienze avanzate dell'ingegneria: progetto n. 1 "Disegno e metodi dell’ingegneria industriale e scienze aerospaziali", 24 Ciclo. DOI 10.6092/unibo/amsdottorato/4455.
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Abstract

Microsatelliti e nanosatelliti, come ad esempio i Cubesat, sono carenti di sistemi integrati di controllo d’assetto e di manovra orbitale. Lo scopo di questa tesi è stato quello di realizzare un sistema compatibile con Cubesat di una unità, completo di attuatori magnetici e attuatori meccanici, comprendente tutti i sensori e l’elettronica necessaria per il suo funzionamento, creando un dispositivo totalmente indipendente dal veicolo su cui è installato, capace di funzionare sia autonomamente che ricevendo comandi da terra. Nella tesi sono descritte le campagne di simulazioni numeriche effettuate per validare le scelte tecnologiche effettuate, le fasi di sviluppo dell’elettronica e della meccanica, i test sui prototipi realizzati e il funzionamento del sistema finale. Una integrazione così estrema dei componenti può implicare delle interferenze tra un dispositivo e l’altro, come nel caso dei magnetotorquer e dei magnetometri. Sono stati quindi studiati e valutati gli effetti della loro interazione, verificandone l’entità e la validità del progetto. Poiché i componenti utilizzati sono tutti di basso costo e di derivazione terrestre, è stata effettuata una breve introduzione teorica agli effetti dell’ambiente spaziale sull’elettronica, per poi descrivere un sistema fault-tolerant basato su nuove teorie costruttive. Questo sistema è stato realizzato e testato, verificando così la possibilità di realizzare un controller affidabile e resistente all’ambiente spaziale per il sistema di controllo d’assetto. Sono state infine analizzate alcune possibili versioni avanzate del sistema, delineandone i principali aspetti progettuali, come ad esempio l’integrazione di GPS e l’implementazione di funzioni di determinazione d’assetto sfruttando i sensori presenti a bordo.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di dottorato
Autore
Candini, Gian Paolo
Supervisore
Dottorato di ricerca
Scuola di dottorato
Ingegneria industriale
Ciclo
24
Coordinatore
Settore disciplinare
Settore concorsuale
Parole chiave
Cubesat, attitude control system, COTS, magnetotorquer, miniatured, momentum wheel
URN:NBN
DOI
10.6092/unibo/amsdottorato/4455
Data di discussione
12 Aprile 2012
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