SVILUPPO DI UN BANCO DI PROVA CON CUSCINETTO AD ARIA SFERICO PER IL CONTROLLO D’ASSETTO DI NANOSATELLITI

This thesis focuses on the development of an attitude simulator for nanosatellites, with particular attention to the mechanical design of its components and the calibration and control algorithms. The simulator is based on a spherical bearing platform, designed to replicate microgravity conditions and enable accurate testing of CubeSat attitude control systems. A calibration algorithm has been developed to compensate for the gravitational torque generated by the offset between the center of mass and the center of rotation, improving the accuracy of the conducted tests. Additionally, a control algorithm has been implemented for attitude regulation, utilizing reaction wheels in a pyramidal configuration. The work includes the theoretical modeling of the system, numerical simulation in Simulink/Simscape, and performance analysis of the control algorithm. The obtained results provide a foundation for future experimental tests and further improvements to the simulator.

Questa tesi tratta lo sviluppo di un simulatore di assetto per nanosatelliti, con particolare attenzione alla progettazione meccanica dei suoi componenti e agli algoritmi di calibrazione e controllo. Il simulatore è basato su una piattaforma con cuscinetto sferico, progettata per replicare le condizioni di microgravità e consentire test accurati sui sistemi di controllo di assetto di Cubesat. È stato sviluppato un algoritmo di calibrazione per compensare la coppia gravitazionale generata dall’offset tra il centro di massa e il centro di rotazione, permettendo di migliorare l'accuratezza dei test svolti. Inoltre, è stato implementato un algoritmo di controllo per la regolazione dell’assetto, sfruttando reaction wheels in configurazione a piramide. Il lavoro include la modellazione teorica del sistema, la simulazione numerica su Simulink/Simscape e l’analisi delle prestazioni dell’algoritmo di controllo. I risultati ottenuti forniscono una base per futuri test sperimentali e miglioramenti del simulatore.