多伦多大学学生与空间飞行实验室工程师一起设计和模拟纳米卫星控制系统
纳米卫星的重量通常不到10磅(4.5公斤)，比传统卫星轻100多倍，生产成本约为传统卫星的1%。为了满足尺寸和预算的限制，大多数纳米卫星要么没有姿态控制系统，要么只有基本的系统，这使得它们不适合需要精确定位的应用。
多伦多大学航空航天研究所(UTIAS)航天飞行实验室(SFL)的研究生和工程师设计、分析和模拟精确控制轨道上纳米卫星的姿态控制系统，包括加拿大先进纳米空间实验2 (CanX-2)和CanX-6。
MathWorks工具是SFL控制系统设计过程中不可或缺的一部分。他们还使研究生获得现实世界太空任务的实际经验。
“我们依靠这些产品来构建传感器、执行s manbetx 845器和卫星质量特性的高保真模型;开发控制算法;并模拟整个控制系统来预测性能，”太空飞行实验室主任罗伯特·齐博士说。“我们的纳米卫星是世界上首批可以保持精确方向在1度以内的卫星之一。有了这种水平的精度，这些卫星可以用于真正的地球观测和天文任务。”
挑战
由于重力和气流的影响使得不可能在实验室中完全测试精确的姿态控制系统，SFL不得不依靠模拟来预测在轨性能。
为了培养空间系统工程研究生，SFL需要学生已经知道或可以快速学习的开发工具。促进工程团队之间合作所需的工具，并使学生获得实际经验，他们可以在他们的职业生涯中利用。
解决方案
SFL的研究生和空间系统工程师使用MathWorks工具设计、模拟和建造CanX-2和其他纳米卫星的姿态控制系统。
在SFL工作之前，研究生们完成了Zee教授的微卫星设计I和II课程，其中他们使用了MATLAB®和仿真软万博1manbetx件®建立卫星系统的初步设计。
在Si万博1manbetxmulink中，SFL团队模拟了用于确定纳米卫星位置和方向的传感器，包括太阳传感器、磁力计、恒星跟踪器和GPS接收器。他们还模拟了用于控制卫星的组件，包括反作用轮、冷气体推进系统和磁力矩器。分量模型反映了实际卫星的界面和采样周期。
SFL利用MATLAB和Control System Toolbox™开发了姿态控制系统的控制算法。他们使用Si万博1manbetxmulink将传感器、执行器和控制器模型与卫星质量模型结合起来，然后模拟系统以评估其在零重力环境下的性能。
“航天工具箱”使研究小组能够估计大气阻力，并对离轨情况进行再入分析。
SFL使用热室在太空中遇到的温度范围内测试电子元件。他们使用数据采集工具箱™收集测试数据，并在MATLAB中进行分析。利用MATLAB对电力系统进行建模，并对纳米卫星电池进行瞬态功率状态分析。
该团队正在使用MATLAB分析从目前在轨运行的CanX-2和CanX-6上下载的遥测数据。
目前，SFL正在研究CanX-4和CanX-5，这两颗纳米卫星将演示在近地轨道飞行的精确自主编队，以及CanX-3，一组由四颗纳米卫星组成的卫星，将用于空间天文学。
结果
学生为成功的工程职业生涯做准备．“在SFL项目中使用MATLAB和S万博1manbetximulink为我们的学生提供了宝贵的实际空间系统工程经验，”Zee说。“我们的毕业生以能力强而闻名，他们中的许多人在航天工业或其他技术领域取得了伟大的事业。”
满足或超过控制要求．Zee说:“CanX-2的表现非常好，精确地指向1度以内。”CanX-3被设计成稳定在1/60度以内，这在纳米卫星中是前所未有的。如果没有MATLAB和Simulink，这种级别的控制是不可能实现的。”万博1manbetx
扩大与其他专家和大学的合作．“当我们与多伦多大学的其他教授一起研究各种算法时，能够共享MATLAB模型是一个很大的好处，”Zee说。“我们还与加拿大的其他大学合作，通过MATLAB和Simulink说一种共同的语言真的很有帮助。”万博1manbetx
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