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Master thesis and internship[BR]- Master's thesis : Advanced Torque Allocation Strategies for ADCS Actuators on the CubeSpec Mission[BR]- Integration Internship : Arcsec

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Alves Cachapela, Maxime ULiège
Promoteur(s) : Collette, Christophe ULiège
Date de soutenance : 4-sep-2023/5-sep-2023 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/18176
Détails
Titre : Master thesis and internship[BR]- Master's thesis : Advanced Torque Allocation Strategies for ADCS Actuators on the CubeSpec Mission[BR]- Integration Internship : Arcsec
Titre traduit : [fr] Stratégies Avancées de Distribution de Couple pour les Actionneurs ADCS de la Mission CubeSpec
Auteur : Alves Cachapela, Maxime ULiège
Date de soutenance  : 4-sep-2023/5-sep-2023
Promoteur(s) : Collette, Christophe ULiège
Membre(s) du jury : Salles, Loïc ULiège
Kerschen, Gaëtan ULiège
Langue : Anglais
Nombre de pages : 114
Mots-clés : [en] ADCS
[en] torque allocation strategies
[en] reaction wheel array
[en] stiction avoidance
[en] momentum management
[fr] ADCS
[fr] stratégies de distribution de couple
[fr] assemblage de roues à réaction
[fr] évitement de friction
[fr] gestion de moments angulaires
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie aérospatiale
Public cible : Chercheurs
Professionnels du domaine
Etudiants
Grand public
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
arcsec N.V., Leuven, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité spécialisée en "aerospace engineering"
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[fr] Reaction wheels are highly efficient tools for the spacecraft attitude management. As redundancy in satellites is now more of a necessity to avoid failure risks, four reaction wheels are often integrated in contemporary spacecraft, requiring a careful optimization of torque control via a well-designed allocation algorithm.

Initiated by arcsec's endeavor to improve their Attitude Determination and Control System (ADCS), this thesis explores the complexities of reaction wheel operations. The study has an emphasis on comprehending and mitigating any complications associated with saturation and stiction within the reaction wheels, which were demonstrated by unusual incidents encountered when Simba CubeSat was in operation. This thesis fundamentally introduces a fresh "Envelope Representation" to effectively depict the intricate possibilities offered by redundancy, while bypassing the cumbersome conventional techniques. Moreover, strategies are formulated and designed to avoid stiction and saturation through the new representation.

The analysis revealed remarkable results in tackling the challenges of stiction and saturation with reaction wheels. All proposed strategies outshone the prevailing Moore-Penrose pseudoinverse method, proving their worthiness. A novel desaturation approach proves to be an attractive alternative to traditional methods, especially during dynamic maneuvers. The established strategies and methods show a promising potential to enhance the torque allocation of the ADCS actuators.

This work establishes approaches to address stiction and saturation issues associated with reaction wheels on spacecraft. The Envelope Representation approach provides a promising outlook in dealing with various actuator-related issues, providing novel solutions in contrast to established techniques. The developed strategies occasionally come at the cost of reduced pointing accuracy, prompting a thoughtful trade-off in specific scenarios. These algorithms mark the first iteration in a journey of potential optimization and progression.


Fichier(s)

Document(s)

File
Access Advanced_Torque_Allocation_Strategies_for_ADCS_Actuators_on_the_CubeSpec_Mission.pdf
Description: Master's Thesis
Taille: 7.48 MB
Format: Adobe PDF

Auteur

  • Alves Cachapela, Maxime ULiège Université de Liège > Master ingé. civ. aérospat., à fin.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Salles, Loïc ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Mechanical aspects of turbomach and aerosp prop
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Kerschen, Gaëtan ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Laboratoire de structures et systèmes spatiaux
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
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