On the interconnection and mutual dependence between attitude control and power subsystems in small satellites

• Autores: Angel Luis Porras Hermoso
• Directores de la Tesis: Santiago Pindado Carrion (dir. tes.), Javier Cubas Cano (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2024
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ángel Pedro Sanz Andrés (presid.), Ignacio Torralbo Gimeno (secret.), Jesús Gonzalo de Grado (voc.), Sergio García González (voc.), Ali Ravanbakhsh (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Aeroespacial por la Universidad Politécnica de Madrid
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Materias:
  • Matemáticas
    • Ciencia de los ordenadores
      • Simulación
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología del espacio
      • Satélites artificiales
      • Control de vehículos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • En la última década se ha producido un aumento significativo del uso y lanzamiento de pequeños satélites. Al principio, las universidades dominaban el campo, lanzando pequeños satélites para su uso en investigación científica o demostradores tecnológicas. Sin embargo, se ha producido un aumento gradual del número de pequeños satélites lanzados con fines comerciales. En consecuencia, ahora se exige a estas plataformas cada vez mejores prestaciones debido al creciente número de aplicaciones comerciales a las que pueden servir. Dada la situación actual del sector espacial, se han dedicado importantes esfuerzos de investigación al estudio, simulación, mejora y utilización de los sistemas de pequeños satélites. Esta tesis doctoral se centra en el modelado, estudio y simulación del subsistema de potencia y en la determinación y control de la actitud de los pequeños satélites, al tiempo que explora la relación entre estos subsistemas. Aunque el énfasis principal recae en los satélites pequeños, la aplicacion de los resultados no se limitan a ellos. Esta tesis abarca varios estudios clave. En primer lugar, investiga la comparación de rendimiento entre los sistemas de potencia que emplean configuraciones de Transferencia Directa de Energía (DET) y los que utilizan el Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT). En segundo lugar, la investigación explora la estimación del vector solar mediante sensores solares de bajo coste basados en fotodiodos, así como la utilización de datos de paneles solares para este fin. Además, la tesis desarrolla metodologías de análisis de datos relacionados con la actitud del satélite, permitiendo la determinación de la velocidad angular del satélite incluso en situaciones con tasas de datos muy lentas en comparación con su periodo característico del movimiento. Por último, se formula una ley de guiado para optimizar el apuntamiento de los paneles solares del satélite hacia el Sol, respetando la restricción de desviación máxima de sus instrumentos respecto a la dirección objetivo. Todos los estudios y análisis realizados en esta tesis se derivan del UPMSat-2 y del desarrollo del UPMSat-3. Los datos del UPMSat-2 (lanzado en septiembre de 2020) se han utilizado para validar las metodologías descritas en este trabajo, y se han realizado métodos específicos para validar los experimentos a bordo del UPMSat-2. Por otro lado, el UPMSat-3, al encontrarse en fase de desarrollo, ha servido de base para crear casos de estudio para probar, por ejemplo, nuevos algoritmos de seguimiento del Sol.