Una novedosa plataforma educacional levitada magnéticamente para la determinación, control y simulación de la actitud de pequeños satélites.

Abstract

Este trabajo se ocupa del diseño, modelamiento y simulación del desempeño de una Plataforma Educacional Levitada para la Determinación y Control de Actitud (ADCS) de pico satélites fundamentada en un subsistema de suspensión electromagnética (EMS). Lo novedoso consiste en la utilización de la suspensión/levitación magnética simulando las condiciones de ingravidez y baja fricción del espacio exterior. Se consiguen tres grados completos de libertad con giro de 3600 alrededor de los ejes x, y, y z al cuerpo de la nave, a diferencia de los sistemas construidos con cojinetes de aire comprimido en donde estas rotaciones están restringidas por la presencia de conductos de aire. La determinación y el control de actitud son procesos críticos para la operación de los satélites. El prototipo de plataforma se concibe como un laboratorio de pruebas para la determinación, control y simulación de actitud de pequeños satélites desde el nivel de componentes al nivel del sistema integrado. Sus posibilidades de aplicación se extienden a pruebas de sensores, actuadores, algoritmos de control y experimentación en áreas afines como el electromagnetismo, la radiocomunicación, la comunicación digital y las antenas. Las maniobras del control de actitud se ejecutan con únicamente tres bobinas electromagnéticas que sirven como actuadores primarios. Se realiza un estudio combinado experimental y teórico donde el cuerpo del pico satélite se suspende a través de un subsistema maglev. Un subsistema ADCS controla los tres ángulos de Euler (roll, pitch, yaw). Este diseño se fundamenta en el método de los Quaternions, superando los inconvenientes de las singularidades en las soluciones que surgen en otros métodos, como en la formulación de las ecuaciones cinemáticas en términos de los ángulos de Euler. Los resultados se visualizan y analizan a través de simulaciones computarizadas.