Project of attitude control system for 1U cubesat

Los altos costes que implica la ejecución de cualquier ensayo real relacionado con la investigación en nanosatélites, así como la gran cantidad que recursos tanto humanos como temporales que estos requieren imposibilitan que cualquier institución educativa pueda ofrecer a su alumnado de forma generalizada la posibilidad de formarse en este ámbito. Este hecho ha generado una tendencia por parte de estas instituciones educativas superiores a sustituir el enfoque de enseñanza práctica por uno más orientado a al estudio teórico o la práctica a través de simulaciones computacionales. En este proyecto se lleva a cabo el desarrollo, diseño y fabricación a nivel mecánico y electrónico de un prototipo de pruebas enfocado al estudio tanto de los sistemas de control de actitud de un U1 CubeSat como de nuevas tipologías de placas fotovoltaicas basadas en patrones de Origami. En este prototipo se incluye tanto el diseño de un mecanismo de despliegue de dichas tipologías de placas fotovoltaicas desplegables como el desarrollo e implementación del dispositivo de control de actitud en el cual se incorpora dicho mecanismo. El desarrollo de este dispositivo también engloba una notable mejora en los subsistemas de medición, así como en el algoritmo de control de posición. El diseño tanto del bastidor del prototipo del U1 CubeSat como de los sistemas de control de actitud y el mecanismo de despliegue de placas fotovoltaicas es modular. Esto implica que cada uno de estos subsistemas puede funcionar de forma independiente al resto, lo que facilita en gran medida el estudio independiente de cada uno ellos y encaja a la perfección con la ideología de los CubeSats modulares, los cuales pueden variar sus funcionalidades dependiendo de los elementos añadidos. The high costs involved in carrying out any real test related to nano-satellite research, as well as the large amount of human and temporary resources that these requires, make it impossible for any educational institution to offer its students the possibility to be formed in this area. This fact has generated a tendency for these educational institutions to replace the practical teaching on this field by a more theoretical approach only practiced through computational simulations. However, this project carries out the development, design, and manufacture, at both mechanical and electronic level, of a test prototype focused on the study of the attitude control systems of a U1 CubeSat, as well as the new typologies of photovoltaic panels based on Origami patterns. This prototype includes both the design of an unfolding mechanism for these types of deployable photovoltaic panels, and the development and implementation of the attitude control device in which the mechanism is incorporated. Moreover, this project also covers notable improvements of both the measurement subsystems and the position control algorithm. The proposed design of the U1 CubeSat prototype frame, the attitude control systems and the photovoltaic panel deployment mechanism is modular. This implies that each of these subsystems can be operated independently from the rest, which greatly eases the study of each one of them and fits perfectly with the ideology of modular CubeSats, which can improve their functionalities depending on the added elements. Considering so, this prototype incorporates an attitude control device with a single reaction wheel and its corresponding MPU position sensor, as well as a mechanism for deploying photovoltaic panels based on Origami patterns. It should be noted that each of these systems includes its corresponding power supply, all controlled by an STM32 BluePill microcontroller and communicated through an HC-06 Bluetooth module.