Con el continuo acortamiento de los ciclos de desarrollo de satélites y la creciente demanda de control de actitud y fiabilidad de alta precisión, los métodos tradicionales de simulación fuera de línea ya no son suficientes para satisfacer los requisitos modernos de desarrollo de satélites para la verificación en tiempo real. La solución de simulación en tiempo real del control de actitud de satélites aprovecha la tecnología de simulación hardware-in-the-loop (HIL) para reproducir la dinámica de los satélites en órbita y los sistemas de control de actitud en un entorno de laboratorio, proporcionando un soporte fiable para la optimización del sistema y la evaluación del rendimiento.

El sistema consta de dos subsistemas principales: el sistema de simulación por ordenador de a bordo y el entorno de simulación HIL externo. El sistema de simulación del ordenador de a bordo modela el software AOCC utilizando Simulink para realizar los cálculos de control de actitud y órbita. El entorno de simulación HIL externo reproduce todas las funciones externas más allá del ordenador de a bordo, incluidas las señales de los sensores, las respuestas de los actuadores, la dinámica orbital del satélite, la inyección de fallos y las condiciones de contorno. La interacción en bucle cerrado entre estos subsistemas permite una reproducción completa del movimiento en órbita del satélite y de la lógica de control, permitiendo la verificación en tiempo real de las interfaces de software y hardware del ordenador de a bordo.

En cuanto a los requisitos operativos, la plataforma permite crear rápidamente prototipos de simulaciones informáticas a bordo y proporciona un entorno en tiempo real para verificar los algoritmos de control de actitud y el rendimiento de la interfaz. El sistema también admite la verificación del diagnóstico de fallos mediante bibliotecas de interfaces externas configurables y módulos de inyección de fallos en tiempo real, lo que permite a los usuarios probar y optimizar las respuestas del sistema en condiciones anómalas.

Una ventaja clave de esta solución es su arquitectura HIL basada en HRT combinada con el sistema operativo en tiempo real VxWorks y los procesadores PowerPC de alto rendimiento, que consiguen una velocidad de actualización del bucle de control de 10 ms. Los usuarios pueden diseñar modelos en Simulink mientras el sistema genera automáticamente el código de destino, lo que reduce el esfuerzo de codificación manual. La plataforma también ofrece una interfaz gráfica de supervisión, ajuste de parámetros en línea y almacenamiento de datos en tiempo real, lo que garantiza el control y la fiabilidad del proceso. Además, las tarjetas de interfaz serie inteligentes con controladores VxWorks permiten una integración perfecta entre el entorno HIL externo y el ordenador de a bordo.

Funcionalmente, el sistema puede procesar órdenes de control remoto en tiempo real, calcular los resultados del control de actitud y órbita y accionar los propulsores y actuadores en consecuencia. El entorno de simulación externo supervisa la actitud del satélite y los cambios orbitales y devuelve los datos de las mediciones a los modelos cinemáticos y dinámicos para lograr un control en bucle cerrado. La plataforma permite la creación rápida de prototipos, la simulación HIL y la comprobación de múltiples modelos de satélites, proporcionando un método de verificación eficaz, repetible y fiable para el desarrollo de satélites.

En la aplicación, esta solución sirve a las organizaciones de diseño y desarrollo de satélites, ofreciendo apoyo a lo largo de todas las etapas del desarrollo del sistema de control de actitud, incluida la creación rápida de prototipos, la validación HIL y las pruebas de inyección de fallos. La plataforma permite a los equipos de desarrollo verificar por completo el rendimiento del sistema de control de actitud y órbita de los satélites en un entorno terrestre, lo que acelera el desarrollo y mejora la fiabilidad y seguridad del sistema.

En resumen, la Solución de Simulación en Tiempo Real de Control de Actitud de Satélites proporciona una plataforma experimental de alta precisión, fiable y extensible para el desarrollo y la verificación de sistemas de control de satélites, lo que la convierte en una herramienta indispensable en la investigación y el desarrollo de satélites modernos.