A 3-axis attitude control system hardware design for a CubeSat
Date
2014-12
Authors
Gerber, Jako
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: With CubeSats becoming popular as a cheap alternative to larger satellites, the need
for advanced miniature attitude determination and control systems (ADCS) arises to
meet the pointing requirements of satellite operations such as earth imaging and orbit
maintenance. This thesis describes the design of a complete ADCS for use on CubeSats.
A previously designed CubeSat on-board-computer, CubeComputer, and ne sun and
nadir sensor, CubeSense, is incorporated in the design. The remaining requirements with
regard to sensors and actuators were met by CubeControl, an additional module, the
design, manufacturing and testing of which are described. CubeControl can implement
magnetic control with the use of a magnetometer and three magnetorquers. It is also
capable of driving three reaction wheels for accurate active 3-axis stabilization.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Met CubeSats wat gewild raak as 'n goedkoop alternatief tot groter satelliete ontstaan die behoefte vir gevorderde miniatuur ori entasiebepaling en -beheerstelsels wat satelliet operasies soos aardwaarneming en wentelbaan korreksies moontlik maak. Hierdie tesis beskryf die ontwerp van 'n volledige ori entasiebepaling en -beheerstelsel vir CubeSats. 'n Voorheen ontwikkelde CubeSat aanboordrekenaar, CubeComputer, en 'n fyn sonsensor en nadirsensor, CubeSense, is ingesluit in die ontwerp. Die orige benodighede met verband tot sensors en aktueerders word vervul deur CubeControl, 'n addisionele module waarvan die ontwerp, vervaardiging en toetsing beskyf word. CubeControl kan magnetiese beheer implementeer deur gebruik te maak van 'n magnetometer en drie magneetstange. Dit kan ook drie reaksiewiele aandryf vir akkurate aktiewe 3-as stabilisering.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Met CubeSats wat gewild raak as 'n goedkoop alternatief tot groter satelliete ontstaan die behoefte vir gevorderde miniatuur ori entasiebepaling en -beheerstelsels wat satelliet operasies soos aardwaarneming en wentelbaan korreksies moontlik maak. Hierdie tesis beskryf die ontwerp van 'n volledige ori entasiebepaling en -beheerstelsel vir CubeSats. 'n Voorheen ontwikkelde CubeSat aanboordrekenaar, CubeComputer, en 'n fyn sonsensor en nadirsensor, CubeSense, is ingesluit in die ontwerp. Die orige benodighede met verband tot sensors en aktueerders word vervul deur CubeControl, 'n addisionele module waarvan die ontwerp, vervaardiging en toetsing beskyf word. CubeControl kan magnetiese beheer implementeer deur gebruik te maak van 'n magnetometer en drie magneetstange. Dit kan ook drie reaksiewiele aandryf vir akkurate aktiewe 3-as stabilisering.
Description
Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2014.
Keywords
CubeSat, ADCS, Space vehicles -- Attitude control systems, Artificial satellites -- Attitude control systems, Theses -- Electronic engineering, Dissertations -- Electronic engineering, UCTD