Attitude determination and control system of CubeSat

Abstract

This thesis presents the simulation and analysis of attitude determination and control for a CubeSat using reaction wheels. CubeSats, small standardized satellites, are increasingly popular for space missions due to their cost-effectiveness and versatility. Precise attitude control is essential for mission success, enabling accurate orientation for tasks such as imaging, communication, and scientific experiments. Our study focuses on developing a comprehensive simulation model that integrates attitude determination algorithms and reaction wheel-based control mechanisms. The simulation environment, created using MATLAB, includes detailed modeling of the CubeSat's dynamics, environmental disturbances, and sensor noise. Key elements of the control system, the proportional-integral-derivative (PID) controller, are imple- mented to achieve desired orientation stability and accuracy.

Résumé Cette thèse présente la simulation et l'analyse de la détermination et du contrôle d'attitude d'un CubeSat utilisant des roues de réaction. Les CubeSats, petits satellites standardisés, sont de plus en plus populaires pour les missions spatiales en raison de leur rentabilité et de leur polyvalence. Un contrôle précis de l'attitude est essentiel au succès de la mission, permettant une orientation précise pour des tâches telles que l'imagerie, la communication et les expériences scientifiques. Notre étude se concentre sur le développement d'un modèle de simulation complet intégrant des algorithmes de détermination d'attitude et des mécanismes de controle basés sur des roues de réaction. L'environnement de simulation, créé à l'aide de MAT- LAB, comprend une modélisation détaillée de la dynamique du CubeSat, des pertur- bations environnementales et du bruit des capteurs. Les éléments clés du système de contrôle, le contrôleur proportionnel-intégral-dérivé (PID), sont mis en œuvre pour obtenir la stabilité et la précision d'orientation souhaitées. ملخص تقدم هذه الأطروحة محاكاة وتحليل تحديد الاتجاه والتحكم للقمر باستخدام عجلات التفاعل تحظى CubeSat ، وهي أقمار صناعية صغيرة موحدة المعايير، برواج في المهام الفضائية Cubeats نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة وتعدد استخداماتها. يعد التحكم الدقيق في الموقف أمرا ضروريا لنجاح المهمة، مما يتيح التوجيه الدقيق لمهام مثل التصوير والاتصالات والتجارب العلمية. تركز دراستنا على تطوير نموذج محاكاة شامل يدمج خوارزميات تحديد الاتجاه وآليات التحكم على عجلة التفاعل. تتضمن بيئة ، نماذج تفصيلية لديناميكيات MATLAB المحاكاة، التي تم إنشاؤها باستخدام ، والاضطرابات البيئية المحيطة، وضوضاء أجهزة الاستشعار. يتم تشغبل العناصر CubeSat الرئيسية لنظام التحكم وحدة التحكم المتناسبة والتكاملية والمشتقة ، لتحقيق الاستقرار والدقة المطلوبة في التوجيه(PID)