Modélisation, identification et commande du satellite de laboratoire LABSAT

Abstract

Que ce soit pour des satellites en orbite autour de la terre ou des sondes spatiales explorant le système solaire, l'évolution des technologies de propulsion et de communication amène à une catégorie de véhicules spatiaux dont les appendices (panneaux solaires, antennes...) sont de plus en plus grands et flexibles. Responsable de vibrations structurales, cette flexibilité requiert des lois de commande d'attitude particulières. De plus, elle accroît considérablement la difficulté de modélisation et d'évaluation des paramètres physiques. Ce sujet de recherche s'inscrit dans le projet LABSAT, un satellite de laboratoire conçu à l'Université de Sherbrooke, dont les panneaux solaires sont flexibles et orientables. Par conséquent, ils sont responsables de variations significatives de la dynamique de rotation du satellite. L'analyse de la problématique a mis en évidence trois objectifs principaux: (1) réalisation d'un simulateur haute-fidélité non linéaire de la dynamique d'attitude sur lequel s'appuie (2) le développement d'un modèle linéaire variant en fonction de l'angle [delta] des panneaux solaires servant de support à (3) la conception d'une loi de commande robuste atténuant les vibrations structurales et s'adaptant à l'angle [delta]. Parallèlement à l'accomplissement de ces étapes, ce projet a donné lieu à plusieurs contributions dont les plus importantes sont: (1) la généralisation de l'approche pseudoflexible en considérant n éléments rigides pour la modélisation de panneaux flexibles, (2) la conception d'une démarche d'identification originale, applicable pour des modèles à paramètres variables marginalement stable et (3) une première application de la ([mu]-Mu)-itération auto-séquencée pour la commande d'attitude de satellite flexible. L'enchaînement séquentiel des différentes étapes rend la démarche globale particulièrement difficile et explique l'attention particulière dont elle fait l'objet. Après une étude critique de l'état de l'art, la première partie de ce mémoire analyse en profondeur la théorie des méthodes retenues et documente le développement d'outils théoriques et/ou pratiques comblant les lacunes subsistantes. Dans une seconde partie, l'application de la solution technique au cas simple d'un satellite rigide à paramètre variable permet de valider la démarche avant de la mettre en oeuvre pour LABSAT.