Desarrollo, implementación y evaluación de un algoritmo de lógica difusa para el control de actitud de nanosatélites

• Autores: Daniel Jaime Calvo Cerezo
• Directores de la Tesis: Ana Laverón Simavilla (codir. tes.), Mª. Victoria Lapuerta González (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2017
• Idioma: español
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología del espacio
      • Control de vehículos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • El entorno de las misiones espaciales suele tender hacia el conservadurismo a la hora de implementar nuevas tecnologías en aras de ganar una mayor fiabilidad. Este hecho dificulta que se beneficie de nuevas tecnologías que podrían mejorar su desempeño. En concreto, la mayoría de misiones confían en controles clásicos para el control de actitud ya que éstos han sido extensivamente probados en órbita. El objetivo de esta tesis es implementar el uso del control inteligente en el campo de las misiones espaciales. En la tesis se diseña un control difuso adaptativo para el subsistema de control de actitud (ADCS) de un nanosatélite y se compara su eficiencia y desempeño con un control tradicional de tipo Proporcional, Integral y Derivativo (PID).

    El control inteligente, basado en lógica difusa, se ha diseñado e implementado para ser probado en órbita a bordo de un nanosatélite (llamado QBITO), recientemente desplegado desde la Estación Espacial Internacional como parte de la misión QB50, cuyo objetivo principal es poner en órbita una constelación de nanosatélites que estudiará la composición de la termosfera. Un control de actitud eficiente es fundamental para completar los objetivos de la misión del satélite QBITO dado que la energía disponible está fuertemente limitada.

    En esta tesis se ha analizado principalmente el consumo energético y la precisión de ambos controladores, difuso y PID, encontrándose que el controlador difuso es mucho más eficiente (hasta un 70% menos de energía requerida), consiguiendo una precisión mejor en términos generales que el PID. Analizando estadísticamente ambos algoritmos de control en un amplio rango de escenarios, se ha observado que, en promedio, el PID es hasta un 50% menos eficiente y un 250% menos preciso.

    Finalmente, para acabar de validar el modelo de control desarrollado en esta tesis, y con él la conveniencia del uso de este tipo de algoritmos, éste va a ser probado en órbita a bordo del nanosatélite QBITO en los próximos meses.

    En resumen, esta tesis muestra como el uso de este tipo de algoritmos inteligentes de control supone una gran ventaja frente a algoritmos clásicos que son los que se implementan habitualmente.