Com o encurtamento contínuo dos ciclos de desenvolvimento de satélites e a crescente procura de controlo de atitude de alta precisão e fiabilidade, os métodos tradicionais de simulação offline já não são suficientes para satisfazer os requisitos modernos de desenvolvimento de satélites para verificação em tempo real. A Solução de Simulação em Tempo Real do Controlo de Atitude de Satélites utiliza a tecnologia de simulação hardware-in-the-loop (HIL) para reproduzir a dinâmica de satélites em órbita e os sistemas de controlo de atitude num ambiente de laboratório, fornecendo um suporte fiável para a otimização do sistema e a avaliação do desempenho.

O sistema é composto por dois subsistemas principais: o sistema de simulação computacional a bordo e o ambiente de simulação HIL externo. O sistema de simulação do computador de bordo modela o software AOCC utilizando Simulink para efetuar cálculos de controlo da atitude e da órbita. O ambiente de simulação HIL externo replica todas as funções externas para além do computador de bordo, incluindo os sinais dos sensores, as respostas dos actuadores, a dinâmica orbital do satélite, a injeção de falhas e as condições de fronteira. A interação em circuito fechado entre estes subsistemas permite uma reprodução completa do movimento em órbita do satélite e da lógica de controlo, permitindo a verificação em tempo real do software do computador de bordo e das interfaces de hardware.

Em termos de requisitos operacionais, a plataforma permite a criação rápida de protótipos de simulações computacionais a bordo e proporciona um ambiente em tempo real para verificar os algoritmos de controlo de atitude e o desempenho da interface. O sistema também suporta a verificação do diagnóstico de falhas através de bibliotecas de interfaces externas configuráveis e módulos de injeção de falhas em tempo real, permitindo aos utilizadores testar e otimizar as respostas do sistema em condições anormais.

Uma das principais vantagens desta solução é a sua arquitetura HIL baseada em HRT, combinada com o sistema operativo em tempo real VxWorks e os processadores PowerPC de elevado desempenho, alcançando uma taxa de atualização do circuito de controlo de 10 ms. Os utilizadores podem conceber modelos em Simulink enquanto o sistema gera automaticamente o código de destino, reduzindo o esforço de codificação manual. A plataforma também fornece uma interface gráfica de monitorização, ajuste de parâmetros online e armazenamento de dados em tempo real, garantindo o controlo e a fiabilidade do processo. Para além disso, as placas de interface série inteligentes com controladores VxWorks permitem uma integração perfeita entre o ambiente HIL externo e o computador de bordo.

Funcionalmente, o sistema pode processar os comandos de controlo remoto em tempo real, calcular as saídas de controlo da atitude e da órbita e acionar os propulsores e actuadores em conformidade. O ambiente de simulação externo monitoriza a atitude do satélite e as alterações orbitais e alimenta os modelos cinemáticos e dinâmicos com dados de medição para obter um controlo em circuito fechado. A plataforma suporta a criação rápida de protótipos, a simulação HIL e o teste de vários modelos de satélites, proporcionando um método de verificação eficiente, repetível e fiável para o desenvolvimento de satélites.

Na aplicação, esta solução serve as organizações de conceção e desenvolvimento de satélites, oferecendo apoio em todas as fases do desenvolvimento do sistema de controlo de atitude, incluindo prototipagem rápida, validação HIL e testes de injeção de falhas. A plataforma permite que as equipas de desenvolvimento verifiquem totalmente o desempenho do sistema de controlo da atitude e da órbita do satélite num ambiente terrestre, acelerando o desenvolvimento e melhorando a fiabilidade e a segurança do sistema.

Em resumo, a Solução de Simulação em Tempo Real do Controlo de Atitude de Satélites fornece uma plataforma experimental de alta precisão, fiável e extensível para o desenvolvimento e verificação de sistemas de controlo de satélites, tornando-a uma ferramenta indispensável na investigação e desenvolvimento de satélites modernos.