Identification of the satellite and test mass dynamics of drag-free satellites

• Applicant: Dr.-Ing. Stephan Theil
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2004 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5416784

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von Verfahren zur Identifikation und Parameterschätzung der Satelliten- und Testmassendynamik von kräfte- und momentenfrei geregelten Satelliten, wie sie für heutige und zukünftige Wissenschaftsmissionen zur Gravitationsphysik und Satellitengeodäsie genutzt werden. Die Identifikation und Parameterschätzung dient zum einen zur Verbesserung der Kenntnis des Systems "Satellit", die für eine optimale Auslegung der Regelung der Satelliten- und Testmassendynamik notwendig ist. Auf der anderen Seite ist in vielen Fällen der wissenschaftlichen Auswertung von Experimentdaten nach einer Mission die Identifikation des dynamischen Systems "Satellit" eine notwendige Voraussetzung. Da das Systemverhalten von Satelliten am Boden nicht untersucht werden kann, müssen Methoden entwickelt werden, die eine Ermittlung des Systemverhaltens bzw. der beschreibenden Parameter im Orbit ermöglichen. In diesem Vorhaben werden für das System "Satellit" Systemmodelle erarbeitet, die in eine umfassende Simulation der Satelliten- und Testmassendynamik eines kräfte- und momentenfrei geregelten Satelliten implementiert werden. Im Weiteren werden Methoden entwickelt, die eine Identifikation und Parameterschätzung für die Dynamik von Satellit und Testmassen sowie für die in der Regelstrecke enthaltenen Sensoren und Aktuatoren ermöglichen. Dabei sollen sowohl Verfahren zur Identifikation am offenen als auch am geschlossenen Regelkreis betrachtet werden. Bei der Entwicklung und Verifikation dieser Verfahren wird ein besonderes Augenmerk auf die speziellen Randbedingungen gelegt, die sich für die gekoppelte Dynamik von Satellit und Testmassen auf einer Erdumlaufbahn ergeben. Das Ergebnis des Vorhabens sind allgemeine Verfahren zur Identifikation der komplexen Satelliten- und Testmassendynamik, die auf eine Vielzahl zukünftiger Wissenschaftsmissionen angewendet werden können. Der Einsatz dieser Verfahren macht eine Erzeugung und Verbesserung der hochwertigen störungsfreien Umgebung möglich, wie sie für die erfolgreiche Durchführung wissenschaftlicher Experimente, insbesondere im Bereich der Fundamentalphysik, notwendig ist.

• DFG Programme: Research Grants