Tipărire 

INCAS CONTECHSAT

TITLU PROIECT: INCAS – Tehnologii de Dirijare, Navigație și Control pentru Sisteme Satelitare (INCAS CONTECHSAT)

Coordonator: INCAS – Institutul Național pentru Cercetare Aerospațială “Elie Carafoli” (http://www.incas.ro)

Autoritatea Contractantă: Agenția Spațială Română (ROSA) prin Programul STAR

Perioadă: 14.11.2016 – 13.11.2019

Director Proiect: Dr. Ing. Ec. Achim IONIȚĂ (Această adresă de email este protejată contra spambots. Trebuie să activați JavaScript pentru a o vedea. )

Echipă Proiect:

Descriere:

INCAS CONTECHSAT (Centrul de Competență pentru Tehnologii de Dirijare, Navigație și Control pentru Sisteme Satelitare) este definit ca un mediu organizațional ce are abilitatea de a atrage și genera noi cunoștințe și competențe într-un domeniu extrem de competitiv al tehnologiilor pentru lansatoare și vehicule spațiale:

CONTECHSAT este organizat la INCAS - Institutul Național de Cercetări Aerospațiale "Elie Carafoli", folosind infrastructura de ultimă oră pentru cercetare și dezvoltare pentru echipamente hardware și software GNC al navelor spațiale (platformă experimentală robotică și platformă virtuală pentru simulări dinamice spațiale, testare mecano-climatice, testare structurală și capabilități HPC) și personal cu o experiență deosebită, cu competențe cheie în științele aerospațiale.

Proiectul sprijină dezvoltarea I.N.C.A.S. ca un Institut de Cercetare și Dezvoltare Aerospațială, în misiunea sa de a dezvolta capacități tehnologice pentru cercetarea în domeniul științei aerospațiale, prin implementarea celor mai avansate tehnologii de spațiu robotizate într-o nouă generație de cercetare bazată pe conceptul Hardware-In-the-Loop (HIL) și conceptul Human-Machine-Interface (HMI) pentru concepția multidisciplinară de întâlnire și andocare (R & D). Un sistem bazat pe realitate virtuală și robotică este mediul integrator pentru cele mai avansate capabilități de testare existente (Flight Dynamics Simulators, Mechatronic Flight Command Systems și High Performance Computing) care vor oferi nivelul de competitivitate pentru cercetarea din anul 2020.

CONTECHSAT Imagine 1

Metodologia de simulare și testare HMI + HIL

Simularea HIL (hardware-in-the-loop) este o simulare în timp real, fiind metoda cea mai potrivită pentru verificarea, testarea și validarea sistemelor complexe și încapsulate în timp real, identificate în sistemul propus. HIL implică componente reale în procesul de simulare ("simularea modelului"). Prin HIL este posibilă testarea unui hardware înainte de a fi implementat într-un proces real. Arhitecturile HIL permit simulări parțiale sau complete în medii virtuale, înainte de simulări de medii reale. Conceptul de interfață om - mașină (HMI) se bazează pe o metodă în care calitățile de manipulare în buclă închisă (stabilitate, controlabilitate, manevrabilitate) sunt testate pe scara Cooper-Harper a navei spațiale. Proiectul propus presupune "specializarea inteligentă" și "simularea modelelor" pe baza capacităților de cercetare oferite de un laborator de simulare / testare HMI + HIL.

CONTECHSAT va distribui și utiliza aceste cunoștințe sub forma unor noi capabilități pentru tehnologii spațiale, precum rezultate ale cercetării, inovație și expertiză, având ca scop îmbunătățirea colaborării de C&D industria și ESA.

Obiective:

Viziunea CONTECHSAT este de a deveni un centru științific și de formare model. Scopul său este de a îmbunătăți capacitățile științifice și de cercetare aplicată pentru echipamentele hardware și software de tip GNC (Guidance, Navigation, Control) ale navelor spațiale, prin utilizarea celor mai noi tehnologii spațiale și a ideilor revoluționare, obținând totodată o îmbunătățire a competitivității partenerilor industriali în relația cu ESA.

INCAS CONTECHSAT are trei obiective strategice:

CONTECHSAT Imagine 2

Activități:

Principalele așteptări de la CONTECHSAT sunt:

Rezultate:

Mecanismul de cuplare în cadrul laboratorului SpaceSysLab

Integrarea proiectului în Platforma Experimentală de tip HIL presupune realizarea elementelor de legătură cu structura vehiculelor pe pernă de aer, denumite generic „Chaser” și „Target”, precum și verificarea funcționalității acestora în cadrul proiectului complex.

fig3

Ansamblul Interfață cuplare „Chaser”

Ansamblul cuplare „ Chaser” este constituit dintr-un actuator linear care transformă mișcarea de rotație a motorului din componență, în mișcare de translație pe direcția X, prin intermediul unui șurub cu bile și a rulmentului liniar din componență. Pe suportul rulmentului liniar este montat al doilea actuator, care conferă o mișcare de translație prin același mod, pe direcția Y, unui dispozitiv rotativ format dintr-un motor pas cu pas și un palpator.

fig4

Ansamblul Interfață cuplare „Target”

Ansamblul cuplare „Target” este o interfață con pentru vehiculul țintă, montată pe suportul amortizoarelor. Amortizoarele permit o mișcare elastică a conului în momentul când interfața de cuplare a vehiculului «Chaser» vine în contact cu acesta. Arcurile de revenire readuc sistemul la poziția inițială. Un sistem de 3 electromagneți, montați prin intermediul arcurilor realizează conexiunea structurală finală, într-o poziție fermă.

fig5fig6

                          a)                                                       b)

Roboți pe pernă de aer: a) Target, b) Chaser

Roboții vor fi comandați manual sau autonom având o mișcare de translație și/sau rotație pe traiectorii impuse în sisteme de referință fixe sau relative.

fig7

Andocarea și conexiunea structurală

După andocarea mecanismelor, când interfața de cuplare a vehiculului «Chaser» ajunge în secțiunea profilată a interfeței con, odată ce sunt aliniate corespunzător, elementele de blocare structurale (electromagneți) pot fi acționate. Sistemul de andocare al vehiculului țintă este structurat cât mai elastic potrivit cerințelor impuse.

Cercetări privind realizarea modelului unei platforme virtuale pentru roboți

fig8

Arhitectura soft pentru simularea misiunii de întâlnire și cuplare

Arhitectura soft pentru simulare misiuni RV&D include: metode de modelare, instrumente, medii și tehnici de simulare, cerințe și suport software.

fig9

Interfața pentru simularea orbitelor

Interfața pentru simularea orbitelor – componentă a Platformei Virtuale – permite utilizatorului să ruleze un demonstrator care să arate mișcarea unui obiect în jurul altuia sub influența gravitației. S-a simulat mișcarea pe orbite eliptice. Nu au fost luate în considerare toate condițiile reale.

fig10

Interfața pentru simularea operațiilor de RV&D (proiectată INCAS-CONTECHSAT)

Interfața software pentru simularea operațiilor de RV&D este o componentă a Patformei Virtuale (PV). Servește operației de andocare prin simularea diferitelor scenarii care vor contribui la dezvoltările Platformei experimentale. Programul software de simulare comunică cu utilizatorul prin această interfață pentru definirea unor date de intrare referitoare la scenariile următoare:

 

Rezultate noi:

Executarea și testarea roboților pe pernă de aer;

fig11 fig12

fig13 fig14

Simularea procesului de cercetare și dezvoltare în Matlab / Simulink

Teza de doctorat: "Contribuția la studiul cinematic și dinamic al corpurilor rigide", Ing. NGUYEN THIEN VAN.

fig15 fig16

Robot chasseur                                               Robot target

fig17

Setarea experimentală pentru măsurarea forței statice a thrusterului

fig18 fig19

Setarea experimentală pentru măsurarea forței statice a thrusterului

Contribuții la obiectivele programului STAR:

Homepage: