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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Insegnamento
CONTROLLO D'ASSETTO DEI SATELLITI
INP8083918, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2019/20

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA AEROSPAZIALE (Ord. 2019)
IN0526, ordinamento 2019/20, A.A. 2019/20
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Curriculum SPAZIALE [002PD]
Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese SPACECRAFT ATTITUDE CONTROL
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile ALESSANDRO FRANCESCONI ING-IND/05
Altri docenti FRANCESCO BRANZ 000000000000

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria aerospaziale ed astronautica ING-IND/05 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 02/03/2020
Fine attività didattiche 12/06/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
1 A.A. 2018/19 01/10/2018 30/11/2019 FRANCESCONI ALESSANDRO (Presidente)
BRANZ FRANCESCO (Membro Effettivo)
LORENZINI ENRICO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Configurazioni di un satellite robotico; modellazione di sistemi dinamici lineari nel dominio del tempo e della frequenza.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Conoscenze:
* Dinamica di assetto di un veicolo spaziale e delle principali tecniche per la sua modellazione matematica e numerica.
* Elementi di base per il dimensionamento preliminare del sottosistema di controllo d'assetto, per quanto riguarda la configurazione di satellite, le tipologie di controllo e la scelta degli attuatori.
Abilità da acquisire:
* Studio della dinamica e del controllo d’assetto di un satellite tramite strumenti di calcolo numerico.
* Scelta e analisi di specifiche configurazioni del sottosistema di controllo a bordo, sulla base dei requisiti di missione.
Modalita' di esame: Per studenti frequentanti l’esame consiste in:
1. Prova scritta obbligatoria (durata 2 ore; 4 domande di teoria);
2. Attività di laboratorio informatico (2 esercizi numerici individuali mediante Matlab/Simulink, 1 progetto da svolgersi in gruppo)
3. Prova orale obbligatoria, se l'esito dello scritto è inferiore a 22/30; prova orale facoltativa, se l'esito dello scritto è superiore a 26/30.
Il voto finale corrisponde alla media pesata tra il voto dello scritto (2/3) e il voto del laboratorio informatico (1/3). In caso di orale, il voto così calcolato viene poi mediato con quello dell’orale. Uno studente è definito frequentante se completa tutte tre le attività di laboratorio informatico.

Per studenti non-frequentanti l’esame consiste in:
1. Prova scritta obbligatoria (durata 3 ore; 6 domande di teoria). Le ultime due domande vertono su tutti gli argomenti della parte 1 degli appunti delle lezioni (lezioni introduttive e laboratorio informatico; vedi sotto alla voce “eventuali indicazioni sui materiali di studio”)
2. Prova orale obbligatoria, se l'esito dello scritto è inferiore a 22/30; prova orale facoltativa, se l'esito dello scritto è superiore a 26/30.
Il voto finale corrisponde a quello dello scritto o, in caso di orale, alla media tra le due prove.
Criteri di valutazione: * Capacità di sintesi e focalizzazione sull’argomento del quesito (senza divagare); capacità di rielaborazione dei contenuti; chiarezza espositiva; uso appropriato del linguaggio tecnico.
* In aggiunta, solo per studenti frequentanti: verifica in itinere del completamento delle attività di laboratorio informatico (i 2 esercizi verranno verificati in aula al PC, il progetto di gruppo dovrà essere presentato alla commissione d’esame in data da definirsi prima della fine delle lezioni).
Contenuti: 1. RICHIAMI DI CINEMATICA E DINAMICA DEL CORPO RIGIDO E NOZIONI ELEMENTARI DI CONTROLLO AUTOMATICO. Sistemi lineari a coefficienti costanti: evoluzione libera e risposta forzata; funzioni di trasferimento e loro rappresentazione, stabilità, spazio di stato. Angoli di Eulero, matrici di rotazione, quaternioni, equazioni di Eulero, equazioni accoppiate della dinamica del volo e di assetto e loro scrittura per l'integrazione numerica
2. INTRODUZIONE AL SOTTOSISTEMA DI CONTROLLO D'ASSETTO. Requisiti e tipologie di controllo; principali disturbi ambientali; algoritmi di controllo
3. STABILIZZAZIONE MEDIANTE GRADIENTE GRAVITAZIONALE. Moto libero e condizioni di stabilità, moto forzato, smorzamento e controllo attivo della librazione
4. STABILIZZAZIONE MEDIANTE SPIN. Moto libero di un satellite spinnante, nutazione, condizioni di stabilità a breve e lungo termine, smorzamento e controllo attivo della nutazione, stabilizzazione durante lo sparo del motore principale, riposta a regime a coppie esterne, dual spin
5. CONTROLLO MAGNETICO. Controllo a due assi con attuatori magnetici. Utilizzo di attuatori magnetici a supporto di altre tecniche di controllo: smorzamento della librazione, smorzamento della nutazione, spin e despin, desaturazione di momentum exchage devices. Stabilizzazione secondo Bdot.
6. CONTROLLO MEDIANTE RUOTE DI REAZIONE. Modello linearizzato della ruota di reazione (RW). Controlli e manovre d'assetto con RW, dimensionamento preliminare sulla base di: autorità del controllo, impulso angolare e velocità di manovra. Desaturazione delle RW, definizione di sistemi completi di controllo mediante quattro RW: minimizzazione della potenza totale, minimizzazione del momento angolare accumulato
7. CONTROLLO MEDIANTE MOMENTUM WHEELS. Utilizzo di Momentum Wheels per satelliti GEO, controllo della nutazione mediante accoppiamento roll-yaw. Smorzamento attivo della nutazione. Controllo tramite prodotti di inerzia
8. CONTROLLO MEDIANTE THRUSTERS. Architettura del sistema di controllo mediante thrusters. Pulse Width Modulation. Pulse Width Pulse Frequency Modulation.
9. RISPOSTA D'ASSETTO IN SEGUITO A DEFORMAZIONI STRUTTURALI E LIQUID SLOSHING. Risposta in frequenza di un satellite con appendici flessibili. Effetto dello sloshing.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: 72 ore di didattica frontale: lezioni alla lavagna e in aula informatica. Svolgimento di esercitazioni numeriche mediante Matlab/Simulink
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: I testi di riferimento sono elencati qui sotto. Le lezioni frontali sono basate su contenuti tratti da tale testo.
Una traccia sintetica delle lezioni in aula è messa a disposizione nella piattaforma Moodle sotto forma di “appunti delle lezioni” (parte 1-lezioni introduttive e laboratorio informatico; parte 2-controllo d’assetto dei satelliti)
Testi di riferimento:
  • Sidi, Spacecraft dynamics and control.. --: Cambridge University Press, --. Cerca nel catalogo
  • Bisiacco, Valcher, Controlli automatici.. --: Ed. Progetto, --. Cerca nel catalogo