ALGORITMOS DE CONTROL DE ACTITUD BASADOS EN DETECCIÓN DE … · 2017-09-01 · ad de rolido) elo...

ALGORITMOS DE CONTROL DE ACTITUD BASADOS EN DETECCIÓN DE HORIZONTE UTILIZANDO HARDWARE

COMERCIAL

HINTZ Luis G. (1),

Asesores: PEDRONI Juan Pablo (1) (2), COVA Walter J. D. (2)

(1) Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Córdoba Maestro M. López esq. Cruz Roja Argentina – CP (5000) Córdoba – Ar-

gentina

(2) Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional La Rioja – GPS -Grupo Proyectos y Servicios

San Nicolás de Bari (E) 1100 – CP (5300) La Rioja – Argentina

Resumen: En el presente trabajo se expone la implementación de algoritmos de control de actitud para una carga útil suborbital utilizando hardware comercial para determinar la orien-tación angular del vehículo mediante la detección del horizonte terrestre, y el desarrollo de un entorno de simulación SIL (software-in-the-loop) para la validación de los algoritmos en tiem-po real. Se presenta el modelado físico-matemático, junto con la metodología y tecno-logía para la realización de un lazo de control usando una cámara digital. Se discuten los re-sultados obtenidos y se esquematizan futuros desarrollos. Índice de Términos: Sensor de horizonte, Cámara digital, Procesamiento de imagen, Control de actitud, Simulación SIL. 1. INTRODUCCIÓN

Los vuelos de sondas suborbitales están caracterizados por una reducida duración del segmento de trayectoria útil, por lo que resulta de interés alcanzar una rápida estabili-zación del vehículo en su actitud angular, con el objeto de maximizar el tiempo dispo-nible para la realización de las experiencias científicas embarcadas (obtención de imágenes multiespectrales, estudios de microgravedad, etc.). La brevedad de la mi-sión conduce asimismo a dar preferencia al uso de sensores y actuadores de costo reducido en la implementación del sistema de control de actitud, sin que los condicio-namientos económicos afecten los requerimientos de confiabilidad operativa. La utilización de cámaras digitales para la determinación de la actitud de vuelo de micro satélites ha sido analizada, entre otros en Meller et al. (2000) [1], Makovec (2001) [2], Makovec et al. (2001) [3], describiéndose algoritmos de detección de horizonte basados en el contraste planeta-espacio en los espectros visible e infrarrojo. El presente trabajo expone la metodología aplicada para la implementación de un sistema de control de actitud basado en componentes electrónicos de uso civil y co-mercial y software libre. La organización de la exposición es la siguiente: en la Sec-

EST, Concurso de Trabajos Estudiantiles

46JAIIO - EST - ISSN: 2451-7615 - Página 102

ción 2 setrol, la mdeterminación 3. Engeneraciómiento ascomputadfuncionamexponen Este trabacultades h 2. CON

Una vez describe uvuelo. Elangularesadmisibleción contdel eje loguiñada) un girómzado por

Conceptu1, siendodispositivorientadode condicsobre cuy

e sintetizan lasmodelización dar la actitud an la Sección 4ón de imágensociados. En ldora de vuelomiento del sien la Sec. 6. ajo forma parhomologado p

NDICIONES

producida la una trayectorilo significa los predefinido,e para el vehíctrolada de gasongitudinal (ode la carga út

metro (que deteuna cámara d

ualmente, el mo este válido uvos mecánicoo en paralelo aciones inicialeyo funcionami

s condicionesde las imágenangular. Las le4 se presenta e

nes semi-realela Sección 5 so, así como elistema. Finalm

rte de un Proypor la Univers

S DE OPER

separación dia balística su

ograr una orien, tolerancias qculo. Esto se l a través de to

o eje de rolidotil. El conjuntoecta la velocid

digital.

Fig.1. Mod

modelo de diaguna vez que l

os (yo-yo, poral campo mages del sistemaiento se centra

generales denes que produeyes de controel esquema des para determe presenta la sl entorno de mente, las co

yecto de Invesidad Tecnológ

RACIÓN

e la carga útiuborbital, siendntación triaxiaque también alogra aplicandoberas conveno) y de los ejeo de sensores dad de rolido)

delo Conceptual

grama de bloqla velocidad dr ejemplo) y gnético terresta de control a ará el análisis.

funcionamienuciría una cámol analizadase simulación,

minar los requsolución tecnosimulación di

onclusiones y

stigación y Dgica Nacional

il de su vehícdo necesario eal dentro de unacotan la velodo cuplas de rnientemente des ortogonalesestá integrado) y un sensor

l del Sistema

ques del sistemde rolido ha el eje longit

tre. Esta situalazo cerrado

.

nto del sistemmara y su emse presentan haciendo hinc

uerimientos deológica propuiseñado para

futuros desa

Desarrollo (PIDl.

culo portador, estabilizar su n margen de tocidad angulareacción mediistribuidas cons (ejes de cabo por un magnde horizonte

ma se presentasido reducidaudinal de la

ación define epara el canal

ma de con-mpleo para

en la Sec-capié en la e procesa-

uesta como evaluar el

arrollos se

D) interfa-

la misma actitud de

tolerancias ar residual ante eyec-n respecto

beceo y de netómetro, materiali-

a en la Fig. a mediante

carga útil l conjunto de rolido,



Sin entraFig. 2 mencuentra

por lo queje ópticocámara oparalelo amostradaca del hoestudios pimagen c{1,2,3} rsuborbitalanzamien

3. LEYEEn una palrededorecuacione

r en consideramuestra el áng

a a h km de alt12 sinβ −=

ue a 100 km do de la cámarrientada de acal vector mag

a en la figura, orizonte sobre previos de simcapta la cámarespecto de unal, puede tomnto, desprecia

ES DE CONprimera aproxir de su eje loes de movimie

Fig.2.

aciones sobregulo (β/2) quetura por sobre

90Rh R

� � ≈� �+� de altura es β/2ra coincidentecuerdo con la gnético terrestdonde el vectoel plano de im

mulación numara. Para ellona terna inercarse como in

ando así los m

Fig. 3. Geomet

NTROL imación, se co

ongitudinal y ento son

Ángulo del ho

el tipo de cáme subtiende ele la superficie

0 h° −

2 = 79.9°. Coe con el eje O

posición nomtre B y eje Oor N correspomagen es un

mérica y semi es necesario

cial de referennercial a la termovimientos de

tría de la image

onsiderará quque éste es o

rizonte

mara a emplel horizonte pade la Tierra d

(1)

on referencia aO2, la imagen minal deseada O2 tangente alonde a la verticarco de cónici-real, resulta o conocer la ncia. Por la corna geográfice rotación y tr

en del horizonte

e la carga útilortogonal a la

ear (luz visibleara un vehícude radio R=63

a la Fig. 3 y toque se formade la carga út

l cono de horcal local. La t

ca. A efectos dde interés coorientación dorta duración

ca asociada alraslación de la

e.

l solamente pvertical del

e o IR), la ulo que se 71 km:

omando al ría en una til (eje O1 rizonte) es traza teóri-de realizar

onocer qué de los ejes

del vuelo l punto de a Tierra.

uede rolar lugar. Las



( )11 1 1 1; ; M c

d dJ T T T f tdt dtω φ ω= = = ⋅ (2)

donde φ es el ángulo de rolido medido respecto del horizonte, ω1 la velocidad angular, J1 el momento de inercia y T1 la cupla de control actuante. No se consideran cuplas de perturbación y se ha empleado el subíndice 1 para indicar que los parámetros se refie-ren al eje longitudinal O1 (Fig. 3). Como las válvulas de las toberas son de tipo on-off, para la cupla se considera que la acción de control T1 es o bien nula o de amplitud constante ±TM de acuerdo al valor de la función de conmutación fc(t), la cual depende de la ley de control.

Se propusieron dos leyes de control: Una primera, clásica, tipo Bang-Bang, y una segunda, aplicando la más moderna técnica de control por modos deslizantes.

3.2.1 Ley de Control Bang-Bang

Definida por las Ecs. (3) y (4), siendo ±θR un ángulo umbral cuya selección depende de la frecuencia de medición (toma y procesamiento de imagen), de la tolerancia de posicionamiento angular y de los parámetros del subsistema de actuación neumática, se tiene:

( )( )( )

1

1 2

2

101

c

c

c

F f tF F f t

F f t

φφ

φ

< � = +< < � =

< � = − (3)

Con las definiciones:

211 1 1

212 1 1

sign( )2

sign( )2

RM

RM

JF T

JF T

ω ω θ

ω ω θ

� �= ⋅ ⋅ − −� �� = ⋅ ⋅ − +� ��

(4)

A partir de las expresiones anteriores se pueden graficar las líneas L1 y L2 denomina-das conmutatrices (Fig. 4) y se puede verificar que corresponden a un control bang-bang de tiempo mínimo con un umbral ±θR que define la amplitud máxima de ciclo límite alrededor del punto de reposo (ángulo nulo y velocidad angular nula). Tomando las condiciones iniciales de posición � y velocidad �, y definiendo �� se puede simular la dinámica del sistema alcanzando el ciclo límite estable.



3.2.2 Ley

En este ca

Donde Kposición 3.2.3 Com

Con el finse implemFig. 5.

El esquemtrol) impdeterminade la ley funciona tiempo co

Fig.

y de Control de

aso, la función( )cf t =

cK es una conangular y la a

mparación de

n de evaluar ymentó un mod

ma de funcionlementa cualqados por la fren un entornoen tiempo disontinuo. A co

-2-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

θ'L1

. 4. Conmutatri

de Modos Desl

n de conmutac( csign K φ ω− +

nstante de propaceleración ang

las Leyes de C

y comparar el delo de simul

Fig. 5. M

namiento es elquiera de las recuencia de mo más parecidscreto, mientraontinuación, el

-1.5 -1

L2

ces de la ley de

lizantes

ción viene dad)ω

porcionalidad,gular en la ley

Control

comportamienación cuyo di

Modelo de Sim

l siguiente. El dos leyes de muestreo. Esto

do a la realidadas que la dinál bloque Elec

-0.5 0θ

-θR θR

e control bang-b

da por la ley ((5)

, que permite y de control.

nto de las leyeiagrama de bl

mulación.

bloque de la control a inteo permite simd: La Single-B

ámica del restotroválvula sim

0.5 1 1.

bang.

(5):

ajustar los pes

es de control ploques se pres

izquierda (Leervalos de tiem

mular el funcioBoard-Compuo del sistema lmula la dinám

5 2

sos de la

propuestas senta en la

ey de Con-mpo fijos, onamiento uter (SBC) lo hace en

mica de las



válvulas, comentada en párrafos anteriores, e integra el tiempo que las mismas están abiertas, lo que da una idea del consumo de gas durante las maniobras.

Fig. 6. Operación en el plano de fase ángulo-velocidad.

Finalmente, un tercer bloque modela la dinámica de la carga útil, donde q(0) y Dq(0) representan las condiciones iniciales de ángulo rotado y velocidad de rolido.

Fig. 7. Operación en el plano de fase (detalle).

En la Fig. 6 se muestra la evolución de los estados del sistema, partiendo de las mis-mas condiciones iniciales para los controladores propuestos. Se observa que ambas leyes estabilizan el sistema. Un análisis detallado indica que, para la mayoría de las condiciones iniciales ensayadas, el controlador bang-bang lleva al sistema al equili-brio en menos tiempo y consumiendo notablemente menos propulsante que el contro-lador de modos deslizantes. Sin embargo, la primera ley deja la carga útil oscilando en un ciclo límite alrededor del punto de equilibrio, mientras que la segunda la lleva

-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06Plano de Fase

ang [rad]

vel [

rad/

s]

Bang-BangSliding Modes

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1Plano de Fase

ang [rad]

vel [

rad/

s]Bang-BangSliding Modes



efectivamcon más c

Se con

lo que la 4. SIMU

4.1. ConsComo pride horizose ha imptiene por por la otrficada cola actitudto. La Racámara) qciría la cábase a éstcupla queción de val coman

4.2. Gene

mente al origeclaridad.

ncluye que amdecisión sobr

ULACIONE

sideraciones Gimera etapa p

onte para deterplementado euna parte una

ra una computmo Rb PI). En

d del vehículo aspberry es la que recibe la iámara digital)te y a la veloce debe produc

velocidad nulado de cupla a

eración de imá

en de coorden

mbas leyes puee cuál implem

ES SOFTW

Generales para validar larminar la acti

el esquema dea computadoratadora Single

n la PC se proque se obtiencomputadoraimagen simul) y la procesacidad angular cir el actuadora y error angul

la PC para lo

Fig. 8. Es

ágenes semi-r

nadas. En la F

den ser utilizamentar depend

WARE-IN-TH

a utilizabilidadtud angular d

e simulación sa de uso generBoard Comp

duce la generane por integrac de vuelo (deslada desde la Pa para determi

del cuerpo prr para estabililar cero. La Rs cálculos din

quema de simu

reales

Fig. 7. se obse

adas para estaderá de la misi

HE-LOOP

d de una cámade la carga útilsoftware-in-thral (indicada c

puter (SBC) Ración de la imción de las ecstinada a procPC (en el misinar el ánguloroporcionada izar el cuerpo

Raspberry cierrnámicos.

ulación SIL

ervan estas co

abilizar la cargón.

ara digital coml según el eje he-loop de la como PC en la

Raspberry PI-3magen correspocuaciones de mcesar las imágsmo formato q de actitud sepor la PC, se

o alrededor dera el lazo sum

ondiciones

ga útil, por

mo sensor de rolido, Fig. 8. se

a figura) y 3B (identi-ondiente a movimien-genes de la que produ-ensado. En

calcula la e la condi-

ministrando



Con el oby determilas imágealta defin

ConsiderahorizontePartiendocalcular lentonces rolido φ,

Trabajand

A partir djar con un

Teniendodel eje Omarco deatraviesa

bjeto de evaluinar su compaenes que la cánición de la Ti

Fig

ando el planoe terrestre como de estas cola cantidad delas relacione

la cantidad to

do con las rela1tanφ − �= �

�de (6) la exprena función par

o en cuenta quO2 (eje que me la imagen a

de lado a lad

uar los requeriatibilidad conámara captaríaierra tomada d

g. 9. Imágenes p

de la imagenmo una línea rondiciones se e píxeles ilum

es entre los ántal de píxeles

aciones trigon2 1 tanPN

�� −� � �� esión anteriorra generar un

Fig. 10. De

ue las cámarasmira hacia la ti

generar y se do la imagen,

imientos de tin los requerima durante el v

desde el espac

para diferentes a

n capturada perecta, un ejem

puede planteminados a parngulos de apeN y los píxele

nométricas y d

2α ��

��

r se puede deshorizonte a pa

escripción de Im

s detectoras dierra), se seccobserva que ehabiendo apr

empo de procmientos de convuelo, partiendio, similar a la

actitudes angula

erpendicular almplo de imageear un análisirtir del ángulertura de la ces iluminados

despejando φ,

(6)

spejar P (píxelartir de la entr

magen Ideal

del horizonte tciona la foto tel horizonte s

roximadament

cesamiento dentrol, se deciddo de una fota de la Fig. 9.

ares.

l eje en el queen ideal sería lis unidimensio de rolido. Scámara �, el s P, según la F

se cumple que

les iluminadorada del ángul

terrestre se ubterrestre (Fig.se ve como unte la misma ca

e imágenes dió simular tografía de

e mira y el la Fig. 10. ional para Se analiza ángulo de

Fig. 11.

e:

s) y traba-lo φ.

bican a 80º . 9) con el n arco que antidad de



píxeles ilde O1) esque ser tosiendo vá

Tomandola imagenpueden selímites su

Fig.

En la Fig

En caso dde maner

uminados (sats 0º. Para obtomado en cueálida.

Fig

o un φ = 0º, � n de la Fig. 1er calculados uperior e infer

12. Imagen gen

. 13 se muestr

Fig

de que el sistera invertida co

turados) y píxener una imagenta, pero al s

. 11. Relación e

= 24º, la cáma12. Los ángu

como 0º ± 12rior, solo se ve

nerada para Rol

ran los estado

g. 13. Horizonte

ema siga giranomo se muestr

xeles oscuros, gen un poco mser de un radi

entre ángulos y

ara tiene una pulos límite de 2º (ángulo dee la tierra (φ=

lido φ = 0º y Cá

s justo antes d

es con φ= -11º (

ndo, la cámarra en la Fig. 14

cuando el ángmás fiel a la rio tan grande

píxeles ilumin

posición de 80visualización la cámara 80-12º) o el esp

ámara en 80º re

de llegar a los

(Izq.), φ= 11º (D

ra va a tomar 4.

gulo de rolidorealidad, este , la expresión

ados

0º según O2 yn del horizont0º ± 12º), pasaacio (φ= 12º).

especto de la ve

límites.

Der.)

al horizonte d

o (respecto arco tiene

n (6) sigue

y se genera te terrestre ados estos .

ertical

de la tierra



4.3. Simu El softwaMicrosofconsideratodo el umpárrafos aLa imagepintada dpara genefluida conPara simuparámetrocial y la a

El funciose mueveun directo A la horainiciales y

ulador Genera

are simuladorft, tomando lasaciones geomémbral de ánguanteriores. en que se gende azul y sus erar una nuevan bordes suavular el compoos para el cicamplitud máxi

Fig

onamiento es ee la scroll barorio para su u

a de configuray valores para

Fig. 14. Ima

ador de Imáge

r de imágenes ecuaciones détricas de comulos que pued

nera por cada bordes son sea; por ende, sees para represortamiento declo límite (posima). En la Fi

g. 15. Pantalla I

el siguiente: pr para darle vaso posterior.

ar la simulacióa el ciclo límit

agen simulada p

enes

es fue desarrode la dinámicamo vería la cáde adoptar en

ángulo de r-oegmentos vece puede simulsentar de maneel sistema, se sición inicial, ig. 15 se prese

Inicio del Gene

para generar ualores de 0º a

ón, se tienen qte.

para φ = 277º

ollado sobre la de la carga eámara el horizla misión, seg

olido está conctoriales que slar la dinámicera fiel el horiingresan lasángulo de re

enta la GUI de

erador de Imáge

una imagen sea 359º, la cual

que dar los val

la plataformaen micro gravzonte de la tiegún se ha com

nstituida por use van a ir dea de la carga dizonte de la tiecondiciones i

eferencia, veloel software.

enes

egún el ángulol puede ser gu

lores de las co

a .NET de vedad y las erra desde

mentado en

una región esplazando de manera erra. iniciales y ocidad ini-

o de rolido uardada en

ondiciones



En la Figcia. El ánsistema ybotón “sila carga ú Bajo el hDDR3, W(64 Fps),tiempo de 4.4 Simul

Para pod(2) junto resolver lden. El simulaimplemengía Softw 5. HAR

El hardwcado, y seRaspberryla capaciplaca de utilizadasdistintos de un sof

Fi

g. 16 se puedengulo de refery la amplitud mular” el soft

útil en el espac

hardware de pWindows 10 64, lo que signife procesamien

lación de la D

er representarcon alguna dela integración

ador puede trantando la tota

ware-in-the-loo

RDWARE Y

ware se ha selee constituye pry Pi Camera dad de procedesarrollo pors en la carga úsensores. El s

ftware libre ba

ig. 16. Configu

e ver el apartadrencia es el vmáxima es e

ftware toma lacio, estabilizá

prueba (proce4 bits) el simufica que una nto es acorde a

Dinámica del S

r la dinámica e las leyes de n numérica se

abajar de dos mlidad del modop, como se co

Y SOFTWA

eccionado en bpor dos elemen

Board (con resamiento hayr la cantidad útil para el msistema operatasado en Deb

uración de estad

do de configuvalor que se tel umbral del as condicionesándose dentro

esador Intel Culador producimagen toma a los requerido

Sistema

del sistema econtrol (4), (5

e emplea el m

maneras: Simdelo de bloqueomentará más

ARE DE VU

base a los elemntos: una SBCresolución máxy que tener ende salidas y eanejo de las ttivo seleccion

bian Wheezy (

dos de la carga ú

uración de vartoma como ce

ciclo límite. s iniciales y side los requeri

Core i5 M430e imágenes a 15 milisegun

os por el siste

en la simulaci5) y las funcio

método de Run

ulando el sistees de la Fig. 1s adelante

UELO

mentos COTSC Raspberry Pxima de 5 Men cuenta que entradas dispotoberas de posnado es el Ras(Debian 7.0) d

útil

riables para laentro para estCuando se p

imula el moviimientos dado

0 2.27GHz, 464 Frames po

ndos en generema.

ión se toma laones auxiliaresnge-Kutta de

ema completo1, y dentro de

S disponibles Pi 3 y una cámegapixeles). Ase decidió ut

onibles, las cusición de gas spbian Jessie de Linux. El e

a experien-tabilizar el presiona el imiento de os.

GB RAM or segundo rarse. Este

a ecuación s (6). Para cuarto or-

o, es decir, la topolo-

en el mer-mara digital Además de tilizar esta uales serán y para los tratándose entorno de



desarrollode OpenC 5.1 Proce

La cámarresolucióPor medique se endes. Para(np.arraysimuladavalorMaxPara logruna sensila imagenperdidas Con la crolido aplLuego, tosimuladolo con lagenerar Esta comsiguiendo

Para la cosajes JSOmejor maMediantelleva al dángulo dcomienzoGPIO. Laosciloscocia de int

o empleado paCV 3.1 para el

esamiento de I

ra digital otorn 640x480 y 8o del color sim

ncuentren en ua esto se utili() ) que cont, y por mediox), se pueden crar una imageibilidad ISO fin esté dominade iluminacióantidad de pílicando la expomando el ánr, se procede

as ecuaciones

municación eno el esquema d

omunicación ON para poderanejo de erroree las salidas Gdispositivo come rolido –> co de la rutinaa última línea

opio se puede terrupción, sie

ara la creaciónl procesamien

Imagen y func

rga a la CPU8bits de profumulado (azul)un umbral de izaron matrictienen los valo de la funcicontar los píxen estable en fija de 400 y seada por un soloón. íxeles iluminapresión (7). ngulo calculada calcular si c(5) y (6), pa

la tre ambas parde la fig. 16.

Fig.

entre los progr abstraer los es. GPIO de la Rmpletar un cicálculo de apea de interrupca de código cdeterminar la

endo la primer

n del código fnto de imágene

cionamiento d

U una imagen undidad de col se construye azules, descaes de la librelores RGB peión de Open eles iluminadoiluminación ye desactiva el o color, la cám

ados se puede

do con el datocorresponde abasando el resu

rtes se estable

16 Conexión e

gramas se estaobjetos de ca

Raspberry se iclo de recepcertura de tobeión se fija enambia el estaduración de l

ra de 20ms y l

fuente es Pythes.

del sistema

con formato lor. una función d

artando los demería de soporermitidos paraCV cv2.inRaos de la imagey colores, se balance de bl

mara no intent

e proceder a o

o de velocidadbrir una toberultado al simimagen ece por una r

en red

ableció un proada lado de la

puede determción de dato vera, de forman alto el estadado del pin a la rutina y la pla segunda de

hon 3.5 con la

RAW sin co

de filtro para lmás colores yrte matemática la figura de

ange(imagen, en. establece manlancos, para qute compensar

obtener el án

d proporcionara para corregi

mulador para q

red Ethernet d

otocolo basadoa simulación y

minar cuánto velocidad –> ca sencilla y pdo de uno de bajo. Con ayuprecisión de l100ms. (Fig.

as librerías

ompresión,

los pixeles y tonalida-co NumPy e la tierra valorMin,

nualmente ue cuando supuestas

ngulo φ de

ado por el ir el ángu-que pueda siguiente.

de 100Mb

o en men-y tener un

tiempo le cálculo de

precisa. Al los pines

uda de un a frecuen- 17).



5.1.1 Disp

El banco tor apuntun monitapuntada visual. (F

De esta fotambién mción. 6. CON A lo largcontrol p

posición del s

de pruebas coando a la pareor para poderhacia la imag

Fig. 18)

forma se puedmanipular la

NCLUSIONE

go del trabajoara una carga

Fig. 17 Tiem

sistema en el l

on todo el sisted para simulr ver el log degen proyectad

Fig. 18 Dis

e comenzar laposición de l

ES

o se presentara útil suborbit

mpo de procesa

laboratorio y e

tema se complar el horizontel sistema y loda, a una dista

sposición en el

a simulación yla cámara par

ron las bases tal empleando

amiento SBC

ensayos

pone de la PCte terrestre, lao que observaancia tal que

laboratorio

y monitorear la cambiar las

para el desaro una cámara

conectada a ua Raspberry coa la cámara, laabarque todo

los resultadoss condiciones

rrollo de un sdigital y algo

un proyec-onectada a a cual está su campo

, como así de opera-

sistema de oritmos de



detección de horizonte terrestre; validando el funcionamiento con un entorno de simu-lación software-in-the-loop. Además, se presenta una estrategia de simulación que permite validar las capacidades del sistema en tiempo real, simulando diferentes condiciones iniciales. Tomando los resultados de las simulaciones y el comportamiento del sistema de bajo costo, se puede comprobar que estos entornos son adecuados para las pruebas de algo-ritmos de control y desarrollo de prototipos basados en estos dispositivos, reduciendo los tiempos y presupuestos de las iteraciones en fases de investigación. En el futuro, el grupo de trabajo planea expandir el simulador de imágenes, agregando al modelo matemático los grados de libertad faltantes. También se planea utilizar una mock-up de la carga útil, con un sistema de eyección de gas similar a los utilizados en vuelo, montada sobre una mesa con rodamiento de aire de un grado de libertad, in-mersa en un campo magnético simulado mediante bobinas de Helmholtz. AGRADECIMIENTOS

Este artículo se integra en el PID interfacultades homologado por la Universidad Tec-nológica Nacional, código AMIFNLR0003995: Desarrollo de Sensor de Horizonte Basado en Cámara Digital, que se lleva a cabo en forma conjunta entre las Facultades Regionales La Rioja y Córdoba. Se desea agradecer a las autoridades de la Secretaría de Ciencia Tecnología y Posgrado, UTN, por la financiación otorgada y el apoyo recibido de parte de las autoridades de las Facultades participantes; igualmente se agradece a los becarios C. Oviedo, Y. Zimmermann, J.J. Gaspanello y a los docentes investigadores G.J. González y D. N. Turra que integran el equipo de trabajo.

REFERENCIAS [1] Makovec, K.L. (2001). A Nonlinear Magnetic Controller for Three-Axis Stability of

Nanosatellites. Master’s thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacks-burg, Virginia, July 2001.

[2] Makovec K.L., Turner A.J., Hall C.D., (2001). “Design and Implementation of a Nanosatel-lite Attitude Determination and Control System”. Advances in the Astronautical Sciences, Astrodynamics 2001. Vol 109, Part I: 167-186.

[3] Meller D., Sripruetkiat P., Makovec K.L., (2000). “Digital CMOS Cameras for Attitude Determination”. 14th AIAA/USU Conference on Small Satellites. Enlace http://digitalcommons.usu.edu/ smallsat/2000/All2000/

[4] NOAA (s/f), “Magnetic Field Calculators”, Enlace http://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/#igrfwm; pág. web de National Oceanic and Atmospheric Administration.

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ALGORITMOS DE CONTROL DE ACTITUD BASADOS EN DETECCIÓN DE … · 2017-09-01 · ad de rolido) elo...

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