Software simulador de um determinador de atitude
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Silva, Luis Carlos de Albuquerque
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Resumo
Resumo: Este trabalho propõe o desenvolvimento de um software para simulação de um determinador de atitude baseado em sensores microfabricados O determinador, objeto de estudos, utiliza o campo geomagnético, o campo gravitacional e girômetros para o cálculo da atitude Este simulador foi desenvolvido utilizando linguagem de programação C++ e a biblioteca gráfica OpenGL Ele simula o funcionamento de um hardware projetado com os sensores microfabricados, bem como suas funções de transferências e ruídos O simulador recebe como parâmetros de entrada os valores dos sensores de referência, além dos ganhos e offsets de cada um dos sensores e a temperatura inicial Os ganhos, offsets e acelerações impostas ao sistema podem ser modificados durante as simulações, reproduzindo efeitos de variações dos parâmetros dos sensores com a temperatura e movimentos acelerados Os conceitos de orientação de corpos, referenciais inerciais, ângulos de Euler, quatérnions também são apresentados O problema da orientação de corpos é resolvido com a utilização do algoritmo TRIAD ou QUEST e a união das informações dos sensores de referências e giros é contornada através da introdução do Filtro de Kalman O funcionamento básico deste software consiste da simulação dos sinais elétricos dos sensores sob o efeito de rotações e vetores resultantes de aceleração e campo magnético também simulados O software também simula a conversão analógico-digital destes sinais, realiza sobre os mesmos uma filtragem passa-baixa tipo média-móvel, para evitar aliasing Posteriormente são realizados cálculos para a determinação da atitude utilizando-se do algoritmo TRIAD e de um Filtro de Kalman para “fundir” as informações da atitude calculadas a partir dos giros e pelo TRIAD Os resultados da simulação são apresentados ao usuário através de projeções tridimensionais de objetos que rotacionam segundo regras estabelecidas e segundo os algoritmos em teste Este simulador será utilizado como ferramenta para o desenvolvimento e testes de um determinador de atitude real Futuramente este software poderá ser empregado em testes reais em mesa de rotação simulando sinais de sensores e testando modelos de calibração Por último, são apresentadas as conclusões sobre todo o trabalho, mostrando as dificuldades encontradas, bem como os meios utilizados para resolvê-las
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Palavras-chave
Engenharia elétrica, Sistemas eletrônicos, Software, Engenharia elétrica, Determinador de atitudes, Eletric engineering, Electronic systems