Drehmomentengeber zur hoch agilen Lageregelung von optischen Fernerkundungssatelliten:
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Köln
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 5
1 1 Hintergrund/ Anwendung als Treiber für Agilität 6
1 2 Überblick Satellitenmission BIROS 10
1 3 Definitionen und Erläuterungen verwendeter Begriffe 14
2 Stand der Technik 19
2 1 Szenarien hoch agiler Fernerkundungsmissionen 19
211 Missionsszenario „Strip 19
212 Missionsszenario „Large Area 21
213 Missionsszenario „Change Detection 23
214 Missionsszenario „Stereo 23
215 Missionsszenario „Single Target 24
2 2 Lageregelung während der Erdbeobachtung 24
2 3 Agilität in der Lageregelung 25
2 4 Aktuatoren 27
241 Magnetspulen 27
242 Reaktionsräder 31
243 Control Momentum Gyro 35
2 5 Problembeschreibung 36
2 6 Wissenschaftliche Zielsetzung 37
3 Anforderungen hoch agiler Fernerkundungsmissionen 39
3 1 Randbedingungen und Anforderungen der optischen Fernerkundungsmission BIROS 39
311 Orbitparameter 39
312 Satellitenparameter 41
313 RandbedingungenAparameter der optischen Nutzlast 41
314 Anforderung Agilität 44
3 2 Analyse hoch agiler Manöver zur Bestimmung des erforderlichen Drehmoments und
der Drehimpulsänderung 44
321 Missionsszenario „Strip 44
322 Missionsszenarien „Large Area / „Change Detection 45
323 Missionsszenario „Stereo 50
324 Missionsszenario „Single Targets 51
3 3 Zusammenfassung 51
4 System Hochleistungsreaktionsrad „HTW 54
4 1 Konzept Aktuatorsystem und „Hochleistungsreaktionsrad 54
4 2 Das Hochleistungsreaktionsrad „HTW 55
421 Anforderungen am Beispiel des Kleinsatelliten BIROS 56
422 Auslegung 57
1»
amp;
r DLR
423 Designbeschreibung „HTW-BIROS 63
424 Übersicht Hochleistungsreaktionsrad 67
425 Vergleich Hochleistungsreaktionsrad mit Reaktionsrad und Control Momentum Gyro
67
4 3 Der Regler des „Hochleistungsreaktionsrades 71
431 Auslegung Regler 71
432 Vereinfachter Regler 76
433 Bestimmung der Stellgrößen 79
4 4 Anpassung Lageregelungssystem und Systemregler 81
441 Modifikation Lageregelungssystem 81
442 Anpassung Systemregler am Beispiel des Kleinsatelliten BIROS 83
443 Erweiterung Systemregler 93
444 Optimierung Rechenzeit Systemregler 95
4 5 Modell 96
451 Detailliertes Modell des Hochleistungsreaktionsrades 96
452 Vereinfachtes HTW-Modell 99
4 6 Hardware in the Loop 100
5 Auswertung/Ergebnisse 102
5 1 Allgemein 102
5 2 Überprüfung Leistungsspektrum „Hochleistungsreaktionsrad 102
521 Schwenkmanöver 103
522 Gleichlauf 105
523 Beschleunigung 107
5 3 Test und Bewertung des Gesamtsystems 108
531 Testbeschreibung 108
532 Schwenkmanöver 1 109
533 Schwenkmanöver 2 111
5 4 Inbetriebnahme im Orbit 114
541 Inbetriebnahme Hochleistungsreaktionsrad 114
542 Inbetriebnahme im Orbit 115
6 Zusammenfassung und Ausblick 117
Abbildungsverzeichnis 119
Tabellenverzeichnis 122
Symbolverzeichnis 123
Abkürzungsverzeichnis 127
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