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多伦多大学学生工作与太空飞行实验室工程师设计和模拟Nanosatellite控制系统

挑战

开发微微卫星的精确控制,同时为研究生提供经验在发展中实际卫星技术和管理任务

解决方案

使用MATLAB和Simuli万博1manbetxnk设计、模型和模拟nanosatellite姿态控制系统

结果

  • 学生准备成功的工程事业
  • 达到或超过了控制要求
  • 与其他专家和大学合作扩展

“通过与空间系统工程师一起工作,我们的研究生系统上获得实际经验,会在太空中飞行。”

多伦多大学的罗伯特·Zee太空飞行实验室

通常小于10磅重(4.5公斤),比传统卫星微微卫星轻100倍以上,可以在大约1%的生产成本。满足规模和预算限制,大多数微微卫星构建没有姿态控制系统或基本的系统,使它们不适合需要精确定位的应用程序。

太空飞行实验室的研究生和工程师(同声传译)多伦多大学的航空航天研究所(UTIAS)设计、分析和模拟姿态控制系统,精确地控制微微卫星在轨道上,包括加拿大先进2 (CanX-2)和CanX-6 Nanospace实验。

MathWorks工具是不可或缺的同声传译系统设计过程的控制。他们也使研究生在现实世界的太空任务获得实践经验。

“我们依赖这些产品来构建高保真模型的s manbetx 845传感器、执行器,和卫星质量特性;开发控制算法;和模拟预测控制系统的整体性能,”罗伯特Zee博士说,太空飞行实验室的主任。“我们微微卫星是世界上最早可以维持在1度的精确定位。这种级别的精度,卫星可用于真正的地球观测和天文任务。”

挑战

除了质量和体积的限制,微微卫星有限的发电能力。同声传译的严格预算和加速启动的时间表,导致工程师们使用现成的,低成本的商业电子产品而不是抗辐射组件。“确保这些零件将在太空中工作可靠,我们需要非常小心在周围如何设计,“Zee说。

因为重力和气流的影响不可能完全在实验室里测试精确姿态控制系统,同声传译不得不依靠模拟预测在轨性能。

培养研究生在太空系统工程、同声传译需要开发工具,学生已经知道或可以快速学习。所需的工具来促进工程团队之间的协作,使学生获得实践经验,他们可以利用他们的职业生涯。

解决方案

研究生和空间系统工程师在同声传译MathWorks工具用于设计、模拟、建立CanX-2和其他微微卫星的姿态控制系统。

在同声传译工作之前,研究生完成微卫星设计I和II, Zee的课程,他们用MATLAB®和仿真软万博1manbetx件®建立一个卫星系统的初步设计。

在仿真万博1manbetx软件中,同声传译团队建模的传感器用于确定nanosatellite的位置和姿态,包括太阳敏感器、磁力计、星跟踪器、GPS接收器。他们还建模组件用来控制卫星,包括反应轮子,冷气体推进系统,magnetorquers。组件模型反映了实际的卫星的界面和采样周期。

微球用MATLAB和控制系统工具箱™开发姿态控制系统的控制算法。使用仿真软件万博1manbetx结合了传感器、执行器和控制器模型,模型的卫星的质量,然后模拟系统来评估其性能在零重力环境中。

航空航天工具箱使团队估计大气阻力和为脱轨的情况进行重新分析。

微球用热室测试温度范围在太空中遇到的电子元件。使用数据采集工具箱™他们收集了MATLAB的测试数据进行分析。MATLAB是用于电力系统模型和执行瞬态动力条件分析微微卫星的电池。

团队使用MATLAB分析遥测数据下载CanX-2 CanX-6,现在在轨道。

目前,同声传译正在CanX-4 CanX-5,两个微微卫星将演示在低地球轨道精确自主编队飞行,以及CanX-3,一群四个微微卫星将用于空间天文学。

结果

  • 学生准备成功的工程事业。使用MATLAB和Simulink“万博1manbetx同声传译项目为我们的学生提供了宝贵的实际空间系统工程经验,“Zee说。“我们的毕业生获得了名声高主管,和许多人继续伟大的航天工业或其他技术领域的职业生涯。”

  • 达到或超过了控制要求。“CanX-2表现非常好,准确地指向1度之内,“Zee说。“CanX-3旨在稳定在1/60th程度,这对于微微卫星是前所未有的。这种级别的控制也离不开MATLAB和Simulink。”万博1manbetx

  • 与其他专家和大学合作扩展。“当我们工作与其他教授在多伦多大学的各种算法,能够共享MATLAB模型是一个伟大的好处,“Zee说。“我们也与其他大学合作在加拿大,它真的帮助通过MATLAB和Simulink说共同的语言。”万博1manbetx