The WARR e.V. participates in the long-term endeavour to establish a European small-satellite launch provider by developing a cold gas reaction control system (RCS) for stabilizing the upper stage of a suborbital technology demonstrator during instable flight. The RCS is tested on a ground-based test facility resembling an inverse pendulum. This thesis aims to support the RCS development by designing a filter for attitude determination with commercial-of-the-shelf-components (COTS). Two filter algorithms are developed and tested in a simulation-only Simulink environment consisting of mathematical models of all relevant RCS subsystems. The first will be based on a complementary filter, while the other is based on an innovation-based adaptive Kalman filter. To facilitate the tuning and implementation process of the filters on the microcontroller and to reveal the limitations of the RCS, the filter algorithms will be characterized by conducting a designed Monte Carlo simulation experiment. Through categorization and the use of the squared sigma-normalized sensitivity, performance impairing factors will be determined for each filter. Depending on the filter configuration, the computational delay and the gyroscope noise are revealed as especially detrimental to the RCS performance, which is measured as the root-mean-square error of the true trajectory to the commanded trajectory. Overall, both filters meet the functional requirements placed on them. However, the Kalman filter-based configuration provides a superior mean performance, while the complementary-based configuration provides a higher robustness.     «

The WARR e.V. participates in the long-term endeavour to establish a European small-satellite launch provider by developing a cold gas reaction control system (RCS) for stabilizing the upper stage of a suborbital technology demonstrator during instable flight. The RCS is tested on a ground-based test facility resembling an inverse pendulum. This thesis aims to support the RCS development by designing a filter for attitude determination with commercial-of-the-shelf-components (COTS). Two filter a...     »

Die WARR e.V. beteiligt sich am langfristigen Ziel, einen europäischen Kleinsatelliten-Startanbieter zu etablieren, indem sie ein Kaltgas-Lageregelungssystem (Englisch: reaction control system, RCS) entwickelt, um die Oberstufe einer suborbitalen Technologiedemonstrator-Rakete während einer instabilen Flugphase zu stabilisieren. Das RCS wird auf einer bodengebundenen Testanlage getestet, die einem inversen Pendel ähnelt. Diese Arbeit zielt darauf ab, die RCS-Entwicklung zu unterstützen, indem ein Filter zur Lagebestimmung mit kommerziell erhältlichen Komponenten (Englisch: commercial-of-the-shelf-components, COTS) entwickelt wird. Zwei Filteralgorithmen werden in einer Simulink-Umgebung entwickelt und getestet, welche aus mathematischen Modellen aller relevanten RCS-Subsysteme besteht. Einer der Algorithmen, basiert auf einem Komplementär Filter, während der andere auf einem adaptiven Kalman Filter basiert. Um den Tuning- und Implementierungsprozess der Filter auf dem Mikrocontroller zu erleichtern und die Grenzen des RCSs aufzuzeigen, werden die Filteralgorithmen durch Methoden der Statistischen Versuchsplanung in einem Monte-Carlo-Simulationsexperiments charakterisiert. Durch Kategorisierung und Verwendung der quadratischen Sigma-normierten Empfindlichkeit werden für jeden Filter die wesentlichen leistungsbeeinträchtigenden Faktoren ermittelt. Abhängig von der Filterkonfiguration zeigen sich die Latenz und das Gyroskoprauschen als besonders schädlich für die RCS-Performanz, welche durch die Wurzel aus dem gemittelten Fehlerquadrat der wahren Trajektorie zur vorgegebenen Trajektorie bestimmt wird. Insgesamt erfüllen beide Filter die an sie gestellten funktionalen Anforderungen. Wobei die Kalman Filter-basierte Variante eine bessere mittlere Performanz und die Komplementär Filter-basierte Variante eine höhere Robustheit bietet.     «

Die WARR e.V. beteiligt sich am langfristigen Ziel, einen europäischen Kleinsatelliten-Startanbieter zu etablieren, indem sie ein Kaltgas-Lageregelungssystem (Englisch: reaction control system, RCS) entwickelt, um die Oberstufe einer suborbitalen Technologiedemonstrator-Rakete während einer instabilen Flugphase zu stabilisieren. Das RCS wird auf einer bodengebundenen Testanlage getestet, die einem inversen Pendel ähnelt. Diese Arbeit zielt darauf ab, die RCS-Entwicklung zu unterstützen, indem ei...     »