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@Book{Romero:2020:AtDyCo,
               author = "Romero, Alessandro Gerlinger",
                title = "Satellite simulation developer's guide - attitude dynamics and 
                         control of nonlinear satellite simulations",
            publisher = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais",
                 year = "2020",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
             keywords = "satellite simulation, attitude dynamics, control of nonlinear 
                         satellite simulations.",
             abstract = "The satellite attitude and orbit control subsystem (AOCS), that 
                         one in charge of the attitude control, can be designed with 
                         success by linear control theory if the satellite has slow angular 
                         motions and small attitude maneuver. However, for large and fast 
                         maneuvers, the linearized models are not able to represent all the 
                         perturbations due to the effects of the nonlinear terms present in 
                         the dynamics and in the actuators (e.g., saturation) which can 
                         damage the systems performance. Therefore, in such cases, it is 
                         expected that nonlinear control techniques yield better 
                         performance than the linear control techniques, improving the AOCS 
                         pointing accuracy without requiring a new set of sensors and 
                         actuators. One candidate technique for the design of AOCS control 
                         law under a large and fast maneuver is the State-Dependent Riccati 
                         Equation (SDRE). SDRE provides an effective algorithm for 
                         synthesizing nonlinear feedback control by allowing nonlinearities 
                         in the system states while offering great design flexibility 
                         through state-dependent weighting matrices. The Brazilian National 
                         Institute for Space Research (INPE, in Portuguese) was demanded by 
                         the Brazilian government to build remote-sensing satellites, such 
                         as the Amazonia-1 and CONASAT mission. In such missions, the AOCS 
                         must stabilize the satellite in three-axes so that the optical 
                         payload can point to the desired target. Currently, the control 
                         laws of AOCS are designed and analyzed using linear control 
                         techniques in commercial software. In this work, we report an 
                         open-source nonlinear satellite simulator built to analyze control 
                         laws and their stability and robustness. This satellite simulator 
                         is implemented in Java using Hipparchus (linear algebra library; 
                         which was extended in order to support the SDRE technique) and 
                         Orekit (flight dynamics framework). The initial results ratify 
                         that SDRE yields better performance in the INPEs missions. RESUMO: 
                         O subsistema de controle de atitude e {\'o}rbita (AOCS), aquele 
                         respons{\'a}vel pelo controle de atitude, pode ser projetado com 
                         sucesso atrav{\'e}s da teoria de controle linear se o 
                         sat{\'e}lite tem movimentos angulares lentos e pequenas manobras 
                         de atitude. No entanto, para grandes e r{\'a}pidas manobras, os 
                         modelos linearizados n{\~a}o s{\~a}o capazes de representar 
                         todas as perturba{\c{c}}{\~o}es devido aos efeitos dos termos 
                         n{\~a}o lineares presentes na din{\^a}mica e nos atuadores (por 
                         exemplo, satura{\c{c}}{\~a}o), o que pode comprometer o 
                         desempenho do sistema. Portanto, nestes casos, {\'e} esperado que 
                         t{\'e}cnicas de controle n{\~a}o linear apresentem melhor 
                         desempenho que t{\'e}cnicas lineares, melhorando a acur{\'a}cia 
                         de apontamento do AOCS sem necessitar de conjuntos adicionais de 
                         sensores e atuadores. Uma t{\'e}cnica candidata para o projeto do 
                         controle para grandes e r{\'a}pidas manobras {\'e} a 
                         equa{\c{c}}{\~a}o de Riccati dependente de estado 
                         (State-Dependent Riccati Equation; SDRE). SDRE fornece um 
                         algoritmo efetivo para a sintetiza{\c{c}}{\~a}o de controle 
                         baseado em realimenta{\c{c}}{\~a}o (feedback control) permitindo 
                         n{\~a}o linearidades nos estados do sistema enquanto oferece 
                         grande flexibilidade de projeto. O Instituto Nacional de Pesquisas 
                         Espaciais (INPE) {\'e} demandado pelo governo Brasileiro para 
                         projetar e implantar sat{\'e}lites de sensoriamento remoto, como 
                         as miss{\~o}es Amazonia-1 e CONASAT. Em tais miss{\~o}es, o AOCS 
                         deve estabilizar o sat{\'e}lite em tr{\^e}s eixos de forma que a 
                         carga {\'o}tica {\'u}til possa apontar para o alvo em solo. 
                         Atualmente, o controle do AOCS {\'e} projetado e analisado usando 
                         controle linear em software comercial. Neste trabalho, 
                         apresentamos um simulador de sat{\'e}lites n{\~a}o linear 
                         projetado para analisar t{\'e}cnicas de controle bem como sua 
                         estabilidade e robustez. Este simulador de sat{\'e}lites {\'e} 
                         implementado em Java usando-se Hipparchus (uma biblioteca de 
                         {\'a}lgebra linear, que foi estendida para suportar a 
                         t{\'e}cnica SDRE) e Orekit (um quadro de trabalho para 
                         din{\^a}mica de v{\^o}o). Os resultados iniciais ratificam que o 
                         SDRE oferece melhor performance para as miss{\~o}es do INPE.",
          affiliation = "{Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)}",
                label = "self-archiving-INPE-MCTIC-GOV-BR",
             language = "en",
                pages = "89",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3UCPLUE",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34R/3UCPLUE",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "14 ago. 2020"
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