“Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống mô phỏng xác định và điều khiển tư thế vệ tinh quan sát trái đất có độ chính xác cao” Mã số đề tài: VT/CN-03/14-15

Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một bộ mô phỏng phân hệ xác định và điều khiển tư thế của vệ tinh (ADCS) có độ chính xác cao, hoạt động trong môi trường không gian vũ trụ giả lập: không trọng lượng, từ trường Trái Đất và bức xạ Mặt trời; Phát triển các thuật toán và phần mềm nhúng điều khiển bộ mô phỏng; Từng bước làm chủ quy trình công nghệ thiết kế chế tạo phân hệ ADCS, góp phần đào tạo nhân lực cho công nghệ vệ tinh.

“Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống mô phỏng xác định và điều khiển tư thế vệ tinh quan sát trái đất có độ chính xác cao” Mã số đề tài: VT/CN-03/14-15 , Trung tâm đào tạo, tư vấn và chuyển giao công nghệ
Chủ nhiệm đề tài Chủ nhiệm: ThS. Vũ Việt Phương Cơ quan chủ trì: Trung tâm Vệ tinh Quốc gia
Thời gian thực hiện 2014 - 2016
Thuộc chương trình Chương trình KHCN Vũ trụ, Mã số: KHCN-VT/12-15
Cán bộ tham gia  
Tổng kinh phí 3.800.000.000 đồng
Xếp loại đề tài Khá
Mục tiêu đề tài

- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một bộ mô phỏng phân hệ xác định và điều khiển tư thế của vệ tinh (ADCS) có độ chính xác cao, hoạt động trong môi trường không gian vũ trụ giả lập: không trọng lượng, từ trường Trái Đất và bức xạ Mặt trời;
- Phát triển các thuật toán và phần mềm nhúng điều khiển bộ mô phỏng;
- Từng bước làm chủ quy trình công nghệ thiết kế chế tạo phân hệ ADCS, góp phần đào tạo nhân lực cho công nghệ vệ tinh.

Kết quả đạt được

- Về khoa học:
+ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, tích hợp và thử nghiệm thành công Hệ thống mô phỏng phân hệ xác định và điều khiển tư thế (ADCS) cho vệ tinh quan sát trái đất có độ chính xác cao trong môi trường giả lập không gian vũ trụ – không trọng lực, không ma sát, từ trường Trái đất và bức xạ mặt trời với các tham số đạt theo đúng các yêu cầu của Đề tài đề ra.
+ Xây dựng được bộ phần mềm và thuật toán điều khiển hệ thống mô phỏng theo thời gian thực, có giao diện thuận tiện người sử dụng.
- Về ứng dụng:
+ Thử nghiệm các thuật toán xác định và điều khiển tư thế vệ tinh cơ bản.
- Về đào tạo:
+ Nâng cao trình độ cán bộ trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo và điều khiển vệ tinh; Tạo điều kiện đào tạo cán bộ trẻ tiếp cận công nghệ hiện đại, có khả năng làm việc nhóm khá lớn với các công việc phức tạp, khác chuyên ngành, liên hệ mật thiết và khả năng tài liệu hóa; Đào tạo đội ngũ trở thành một nhóm nghiên cứu mạnh về mô phỏng vệ tinh nhỏ.

hình ảnh của đề tài:

vvphuong1

vvphuong2

Những đóng góp mới

- Phát triển hệ thống phần cứng với các thiết bị có cấp độ chính xác/độ phân giải và độ ổn định cao: hệ thanh trượt tinh, bánh xe động lượng…
- Xây dựng quy trình phát triển áp dụng cho hệ thống mô phỏng và thử nghiệm ADCS vệ tinh, ứng dụng các phương pháp nghiên cứu thiết kế tiên tiến: Software-in-the-loop (SIL), Processor-in-the-loop (PIL), Hardware-in-the-loop (HIL).
- Phát triển hệ thống phần cứng và thuật toán điều chỉnh trọng tâm tự động cho hệ thống giả lập không trọng lực, đạt được hiệu quả và linh hoạt cho việc thử nghiệm các hệ thống ADCS khác nhau.
- Phát triển các thuật toán điều khiển tự động dành cho phân hệ ADCS vệ tinh. 
- Hoàn thiện thiết kế hệ thống mô phỏng và thử nghiệm ADCS theo hướng “kiến trúc mở” với các mô-đun thành phần: bộ giả lập không trọng lực, bộ giả lập từ trường Trái Đất, bộ giả lập nguồn sáng Mặt Trời, mô hình phân hệ ADCS, phần mềm kết nối trung tâm. Thiết kế này cho phép thử nghiệm bất kỳ một hệ ADCS nào của vệ tinh lớp Nano hoặc Micro (khối lượng

 

Sản phẩm

- Các bài báo đã công bố (liệt kê): 02 bài báo khoa học quốc tế, 04 Báo cáo khoa học trong nước, 03 Báo cáo khoa học hội nghị quốc tế
- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích (liệt kê):
Quyết định số 45607/QĐ-SHTT về việc chấp nhận đơn hợp lệ đăng ký sáng chế: “Quy trình điều chỉnh trọng tâm bộ giả lập môi trường không gian không trọng lực  sử dụng khớp cầu đệm khí”.
- Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ)
+ 01 Hệ thống mô phỏng phân hệ ADCS theo 3 trục, gồm cơ khí, điện điều khiển;
+ 01 Bộ phần mềm điều khiển bộ mô phỏng phân hệ ADCS;
+ 01 Bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật chi tiết của hệ thống mô phỏng phân hệ ADCS;
+ 01 Bộ tài liệu hướng dẫn sử dụng hệ thống mô phỏng phân hệ ADCS phục vụ nghiên cứu và đào tạo thực hành
- Các sản phẩm khác (nếu có):
+ Kết quả Tham gia đào tạo sau đại học: Quyết định số 278/14/QĐ-ĐHKHCN về việc công nhận trúng tuyển Tiến Sĩ đợt I năm 2014.
+ Giấy kiểm định chỉ tiêu chất lượng sản phẩm: Giấy chứng nhận kết quả đo và thử nghiệm – số 033124, được cấp bởi Trung tâm đo lường – Cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng, ngày 10/06/2016.

Địa chỉ ứng dụng

Kiến nghị của chủ nhiệm đề tài
Các kết quả thử nghiệm cho thấy bộ mô phỏng ADCS đã đạt được các yêu cầu thử nghiệm đề ra. Trong đó, các tiêu chuẩn chất lượng chung đối với một hệ thống điều khiển thông thường cũng như các tiêu chuẩn riêng cho nhiệm vụ trỏ hướng của phân hệ ADCS vệ tinh đều được đảm bảo.
Nhóm đề tài đề nghị tiếp tục được đầu tư để thực hiện các hướng phát triển tiếp theo:
- Áp dụng trong nghiên cứu các thuật toán điều khiển nâng cao (điều khiển thích nghi, điều khiển mờ…) trong điều khiển cân bằng Bộ giả lập môi trường không gian không trọng lực. Đây cũng là hướng đang được nghiên cứu của đề tài Tiến sĩ cho một thành viên của Đề tài.
- Áp dụng trong nghiên cứu các phương pháp xác định tư thế như hệ phối hợp cảm biến hình ảnh với cảm biến gyro (hướng nghiên cứu tiến sĩ cho thành viên thứ 2); cảm biến sao – gyro.
- Ứng dụng hệ thống vào:
+ Thử nghiệm hệ ADCS cho vệ tinh các lớp từ CubeSAT tới  MicroSAT;
+ Nghiên cứu phát triển cơ cấu chấp hành dùng thanh từ lực trong bài toán khử bão hòa cho các bánh xe động lượng trong hệ ADCS;
+ Phát triển và thử nghiệm bánh xe động lượng;
+ Phát triển và thử nghiệm các cảm biến dùng cho vệ tinh;
+ Phát triển hệ thống thử nghiệm tương tác động học và động lực học cho tay máy không gian;
+ Phát triển và thử nghiệm các hệ thống không gian khác trong tương lai.
- Bổ sung các cải tiến kĩ thuật: đồ gá, tự động hóa hệ mô phỏng bức xạ mặt trời… giúp cho Hệ mô phỏng hoàn thiện hơn.

                                                                                                                                                    Nguồn: http://vast.ac.vn/