Satellite Attitude Control by Magnetic Torquers with Variable Magnetic Intensity for Optimization of Power Consumption

M. Moghaddam, M; Salimi, A

Satellite Attitude Control by Magnetic Torquers with Variable Magnetic Intensity for Optimization of Power Consumption

Authors

M M. Moghaddam

A Salimi

Abstract

This Paper presents a dynamic model of a micro-satellite in Mesbah class. At this model aerodynamic torque and solar radiation pressure torques are considered as disturbance torques. Gravity gradient torque is assumed as stabilizing torque and acts as a passive controller. Magnetic torquers act as an active controller. There are three methods of optimization of power consumption; first using LQR controller, secondly using the mapping function (which is suggested to ensure that the generated magnetic moment by the coils is perpendicular to the local magnetic field vector), and finally powering on control system over the earth stations only for the purpose of power saving.

Keywords

Satellite attitude control

Magnetic torquers

Power optimization

Article Title Persian

کنترل وضعی یک ماهوارة کوچک با استفاده از گشتاوردهنده‌های مغناطیسی با لحاظ بهینه‌سازی مصرف توان الکتریکی

Authors Persian

م. محمدی مقدم

ا. سلیمی

Abstract Persian

در این مطالعه با مدل‌سازی دینامیکی یک ماهواره کوچک در رده ماهواره مصباح، معادلات حالت وضعی ماهواره را به دست آورده ایم. در این مدل گشتاورهای آیرودینامیکی و تشعشعات خورشیدی به‌عنوان گشتاور اغتشاشی و گشتاور گرادیان جاذبه به‌عنوان گشتاور پایدارساز (کنترل غیرفعال) و گشتاور مغناطیسی به‌عنوان گشتاور کنترلی فعال در نظر گرفته شده است. سپس به منظور بهینه‌سازی مصرف توان الکتریکی از روش‌های تصویرسازی دوقطبی مغناطیسی در راستای عمود بر میدان مغناطیسی محلی، اعمال کنترلر LQR و همچنین روشن شدن کنترلر فعال فقط در زمان‌های نزدیک به زمان عبور ماهواره از فراز ایستگاه‌های زمینی استفاده شده است.

Keywords Persian

کنترل وضعی ماهواره

گشتاوردهنده‌های مغناطیسی

بهینه‌سازی توان الکتریکی

سلیمی، ا.، "کنترل وضعی ماهواره با روش‌های غیرفعال و فعال"، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده فنی و مهندسی گروه مکانیک، بخش هوافضا، سمینار کارشناسی ارشد، ٨٤.
Wertz, J.R., Spacecraft Attitude Determination and Control, Reidel Publishing Company, Dordrecht: 1978.
Wertz, J.R., and W.J. Larson, editors, Space Mission Analysis and Design, Microcosm Press, El Segundo, California, 3^rd edition, 1999.
Makovec K.L., "A Nonlinear Magnetic Controller for Three-Axis Stability of Nanosatellites", MSc. Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, 2001.
Wi´sniewski, R., "Satellite Attitude Control Using Only Electromagnetic Actuation", Ph.D. Thesis, Department of Control Engineering Aalborg University, ISSN 0908-1208, 1996.
Sidi Marcel, J., “Spacecraft dynamics and control a practical engineering approach”, Cambridge Aerospace Series, 1997.
Attitude Control System for AAUSAT-II, Aalborg University, Institute of Electronic Systems, IAS8, 2004.
Renk, F., "Attitude Control for a Micro-Satellite Using only Magnetic Coils and Target Pointing for Multiple Satellites", MSc. Thesis, Australian Centre for Field Robotics, The University of Sydney, 2005.