The synthesis of orbit and attitude control for uncertain Theos satellite
2
1
Issued Date
2021
Copyright Date
2021
Resource Type
Language
eng
File Type
application/pdf
No. of Pages/File Size
xxi, 94 leaves : ill.
Access Rights
open access
Rights
ผลงานนี้เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยมหิดล ขอสงวนไว้สำหรับเพื่อการศึกษาเท่านั้น ต้องอ้างอิงแหล่งที่มา ห้ามดัดแปลงเนื้อหา และห้ามนำไปใช้เพื่อการค้า
Rights Holder(s)
Mahidol University
Bibliographic Citation
Thesis (M.Eng. (Mechanical Engineering))--Mahidol University, 2021
Suggested Citation
Chayada Thidrasamee The synthesis of orbit and attitude control for uncertain Theos satellite. Thesis (M.Eng. (Mechanical Engineering))--Mahidol University, 2021. Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/123456789/114130
Title
The synthesis of orbit and attitude control for uncertain Theos satellite
Alternative Title(s)
การวิเคราะห์เสถียรภาพระบบควบคุมวงโคจรและทิศทางของดาวเทียม Theos
Author(s)
Advisor(s)
Abstract
At present, space technology has been continuously developed to keep up with modernity and people's requirements. As the population increases, the need for communication and surveys must inevitably increase as well. To respond to that demand, many new satellites have been invented and developed on this planet. They were developed to provide intercontinental communication and resource exploration, in order to sufficiently meet human needs. This research project was created to find a controller for the CubeSat "THEOS" orbit and attitude. The analysis was based on J2 Perturbation and Kepler's law of motion on the Quaternion coordinate. The controller was designed by using the Fundamental Equations of Constrained Motion (FECM) with the Sliding Mode Controller (SMC) to control the system. A numerical simulation using the MATLAB program was performed to verify the results. According to the results of the simulation, it was found that using the Fundamental Equation of Constrained Motion (FECM) with the Sliding Mode Controller (SMC) to control systems that held uncertainty terms was rather an efficient method. Furthermore, the trajectory stabilization could still cope with the wrong beginnings as well. It could be determined how many errors can be accepted in the system and the speed of approaching the system equilibrium point by increasing the control parameters. However, it will increase the control forces. IMPLICATION OF THE THESIS. This research led to the development of THEOS satellites, which play an important role in the development of orbital and the direction control system of the THEOS satellite under specified conditions. The conditions that were analyzed in the thesis are the circular motion of the satellite and forcing the satellite's camera to be facing the Earth's surface all the time. The results of this thesis come out in the form of a mathematical model that can be applied with real equipment.
ในปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้มีความทันสมัย และตอบสนองต่อความต้องการของประชากรที่เพิ่มขึ้น สืบเนื่องมาจากการเพิ่มของจำนวนประชากร ทําให้ความต้องการทางด้านการติดต่อสื่อสารและการสำรวจเพิ่มตามไปด้วย จึงได้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านดาวเทียมขึ้น และมีการเพิ่มจำนวนดาวเทียมดวงใหม่มากกว่าในอดีต เพื่อที่จะพัฒนาความสามารถทางด้านการสื่อสาร และการสำรวจให้เพียงพอต่อความต้องการของมนุษย์ งานวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์เสถียรภาพวงโคจรและทิศทางของดาวเทียม THEOS ซึ่งตั้งอยู่บนพื้นฐานของ J 2 perturbation และกฎการเคลื่อนที่ของ Kepler บน Quaternion coordinate โดยใช้ Fundamental Equation of Constrained Motion (FECM) ร่วมกับ Sliding Mode Controller (SMC) เพื่อควบคุมระบบ และใช้โปรแกรม MATLAB สำหรับตรวจสอบความถูกต้องของผลการวิเคราะห์ ผลของการจำลองทางคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าการใช้ Fundamental Equation of Constrained Motion (FECM) ร่วมกับ Sliding Mode Controller (SMC) เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ และการใช้ Trajectory stabilization เพื่อป้องกันความผิดพลาดจากจุดเริ่มต้นที่ผิดก็มีประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน และยังสามารถกำหนดค่าความผิดพลาดของระบบตามที่ต้องการได้ รวมไปถึงสามารถลดระยะเวลาในการเข้าสู่สมดุลของระบบผ่านการเพิ่มค่าคงที่ในระบบควบคุม แต่จะส่งผลให้แรงที่ใช้ในการควบคุมมากขึ้นตามไปด้วย การนำผลของวิทยานิพนธ์ไปใช้ งานวิจัยนี้ นำไปสู่การพัฒนาดาวเทียม THEOS มีส่วนสำคัญในการพัฒนาระบบควบคุมวงโคจร และทิศทางของดาวเทียม THEOS ให้เคลื่อนที่ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด โดยเงื่อนไขที่ทำการวิเคราะห์ในวิทยานิพนธ์ คือ การเคลื่อนที่รอบโลกเป็นรูปวงกลมของดาวเทียม และการบังคับให้กล้องถ่ายภาพของดาวเทียมมีทิศทางหันเข้าหาผิวโลกตลอดเวลา ผลของวิทยานิพนธ์นี้ออกมาในรูปแบบของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ให้สอดคล้องกับอุปกรณ์จริงได้
ในปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้มีความทันสมัย และตอบสนองต่อความต้องการของประชากรที่เพิ่มขึ้น สืบเนื่องมาจากการเพิ่มของจำนวนประชากร ทําให้ความต้องการทางด้านการติดต่อสื่อสารและการสำรวจเพิ่มตามไปด้วย จึงได้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านดาวเทียมขึ้น และมีการเพิ่มจำนวนดาวเทียมดวงใหม่มากกว่าในอดีต เพื่อที่จะพัฒนาความสามารถทางด้านการสื่อสาร และการสำรวจให้เพียงพอต่อความต้องการของมนุษย์ งานวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์เสถียรภาพวงโคจรและทิศทางของดาวเทียม THEOS ซึ่งตั้งอยู่บนพื้นฐานของ J 2 perturbation และกฎการเคลื่อนที่ของ Kepler บน Quaternion coordinate โดยใช้ Fundamental Equation of Constrained Motion (FECM) ร่วมกับ Sliding Mode Controller (SMC) เพื่อควบคุมระบบ และใช้โปรแกรม MATLAB สำหรับตรวจสอบความถูกต้องของผลการวิเคราะห์ ผลของการจำลองทางคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าการใช้ Fundamental Equation of Constrained Motion (FECM) ร่วมกับ Sliding Mode Controller (SMC) เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ และการใช้ Trajectory stabilization เพื่อป้องกันความผิดพลาดจากจุดเริ่มต้นที่ผิดก็มีประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน และยังสามารถกำหนดค่าความผิดพลาดของระบบตามที่ต้องการได้ รวมไปถึงสามารถลดระยะเวลาในการเข้าสู่สมดุลของระบบผ่านการเพิ่มค่าคงที่ในระบบควบคุม แต่จะส่งผลให้แรงที่ใช้ในการควบคุมมากขึ้นตามไปด้วย การนำผลของวิทยานิพนธ์ไปใช้ งานวิจัยนี้ นำไปสู่การพัฒนาดาวเทียม THEOS มีส่วนสำคัญในการพัฒนาระบบควบคุมวงโคจร และทิศทางของดาวเทียม THEOS ให้เคลื่อนที่ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด โดยเงื่อนไขที่ทำการวิเคราะห์ในวิทยานิพนธ์ คือ การเคลื่อนที่รอบโลกเป็นรูปวงกลมของดาวเทียม และการบังคับให้กล้องถ่ายภาพของดาวเทียมมีทิศทางหันเข้าหาผิวโลกตลอดเวลา ผลของวิทยานิพนธ์นี้ออกมาในรูปแบบของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ให้สอดคล้องกับอุปกรณ์จริงได้
Degree Name
Master of Engineering
Degree Level
Master's degree
Degree Department
Faculty of Engineering
Degree Discipline
Mechanical Engineering
Degree Grantor(s)
Mahidol University