Plataforma de simulação HiL contendo uma bobina de Helmholtz e aplicada a sistemas aeroespaciais
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Resumo
Resumo: Este trabalho descreve o desenvolvimento, teste e validação de uma plataforma para simulação hardware-in-the-loop (HiL) em conjunto com uma bobina de Helmholtz de três eixos para aplicações espaciais O trabalho também utiliza a plataforma construída no estudo de dois tópicos: calibração de sensores magnéticos de baixo-custo; simulações de órbitas terrestres baixas (LEO - low-earth orbits) com capacidade de gerar, através da bobina de Helmholtz, o campo geomagnético observado em um corpo em órbita A plataforma desenvolvida é formada pelos seguintes sistemas: um hardware modular da empresa dSPACE e uma placa específica para simulação HiL; uma bobina de Helmholtz previamente projetada, cuja montagem final, validação e testes são apresentados e discutidos neste trabalho; um sensor magnético fluxgate da empresa Sensys; um sistema de determinação de atitude (AHRS) da empresa Advanced Navigation; a experiência MEMS (E-MEMS), que consiste de um sistema composto por quatro conjunto de sensores MARG, desenvolvido e validado neste trabalho; sistemas auxiliares, tais como uma fonte de corrente controlada por tensão para a bobina de Helmholtz e condicionadores de sinais para a ligação completa e interligação dos elementos da plataforma Inicialmente é feita a revisão do estado da arte dos três principais aspectos deste trabalho: os conceitos e vantagens da simulação HiL; análise sobre bobinas de Helmholtz de três eixos quadradas; calibração de sensores magnéticos e simulação do campo geomagnético para órbitas LEO Na sequência o trabalho apresenta detalhadamente a plataforma desenvolvida, incluindo a metodologia para a construção do sistema e descrevendo cada elemento utilizado Por fim, os resultados obtidos com o sistema são divididos em duas partes principais Na primeira são detalhados todos os testes e resultados obtidos especificamente com a bobina de Helmholtz, subdivido em três capítulos Estes descrevem a metodologia e resultados para a validação da bobina de Helmholtz, o estudo sobre a calibração da bobina utilizando o hardware dSPACE e a implementação de um sistema em malha fechada, utilizando um controlador digital PID, para o acionamento da bobina O segundo conjunto de resultados discute as duas aplicações propostas com o sistema Ambas são implementadas com a plataforma atuando na bobina de Helmholtz em malha fechada
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Palavras-chave
Sistemas eletrônicos, Dispositivos magnéticos, Circuitos eletrônicos, Calibração, Engenharia elétrica, Electronic systems, Magnetic devices, Electronic circuits, Calibration, Electric engineering