ANALISI DI UN SISTEMA AVIONICO BASATO SU CONTROL MOMENT GYRO

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I Sommario La presente relazione illustra il lavoro di tesi da me svolto presso la sede romana di ‘ALCATEL ALENIA SPACE’. La tesi è incentrata sull’analisi di un sistema avionico basato sull’utilizzo di Control Moment Gyro (CMG). Lo scopo è quello di identificare un sistema di attuazione in grado di adempiere ai requisiti di agilità e di puntamento fine richiesti dalla nuova generazione di satelliti. In particolare, la prima parte del documento si occupa di illustrare il funzionamento e l’utilizzo dei CMG, ponendo particolare attenzione al problema delle configurazioni singolari e mostrando alcune delle possibili metodologie sviluppate per guidare i Control Moment Gyro ed evitare di raggiungere la condizione di singolarità. Nella seconda parte, viene mostrato il modello dello Spacecraft, che utilizza tre diverse configurazioni di CMG. In particolare sono: due cluster con 4 CMG a configurazione piramidale, che si differenziano solo per l’angolo di inclinazione della piramide, e un cluster di due CMG e quattro Reaction Wheel. Questo modello è stato implementato tramite codice Matlab. Parallelamente, in seguito ad un dimensionamento di massima, è stato sviluppato un modello matematico del CMG che tiene conto del fenomeno dell’attrito, della flessibilità del rotore e della componente di momento angolare accumulata dalla rotazione del dispositivo di guida del CMG, il gimbal. Anche questo modello è stato implementato mediante codice Matlab ed è stato utilizzato per rendere il comportamento dello spacecraft il più vicino possibile alla realtà. L’unico componente del modello che è stato considerato ideale è il sensore di posizione, la cui modellizzazione esula dagli scopi di questa tesi. In fine, è stata condotta una campagna di simulazioni confrontando i risultati ottenuti con un modello ideale del CMG e quelli ottenuti con un modello reale, al fine di valutare il comportamento dei dispositivi di attuazione e di verificare la bontà del dimensionamento preliminare o, in alternativa, modificarlo.