Sistema de controle e determinação de atitude para nanosatélites: uma abordagem para o Cubedesign 2025

Este trabalho apresenta o desenvolvimento completo, desde a modelagem matemática até a validação experimental do Sistema de Determinação e Controle de Atitude para o nanosatélite padrão CubeSat 2U denominado AllSpark, desenvolvido para a competição CubeDesign 2025 promovida pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Inserido no contexto do New Space, o projeto adota uma arquitetura baseada em componentes comerciais de baixo custo, utilizando o microcontrolador ESP32 e o motor brushless Nidec 24H acoplado a uma roda de reação. A metodologia compreende a identificação de sistemas caixa-cinza para a caracterização dinâmica do atuador, o projeto de um controlador Proporcional-Integral via alocação de polos e a implementação de um Filtro de Kalman Linear adaptativo para a fusão sensorial de giroscópio e magnetômetro. As simulações numéricas demonstraram um tempo de acomodação de 10,84 segundos e erro em regime permanente inferior a 0,3 graus, atendendo aos requisitos teóricos da missão. Os ensaios experimentais realizados no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais validaram a funcionalidade do sistema na estabilização (detumbling) e no apontamento necessário para a carga útil de detecção de óleo, embora tenham evidenciado divergências de desempenho dinâmico atribuídas à concorrência de processos no firmware sem uso de Sistema Operacional em Tempo Real e limitações na manufatura eletrônica. Conclui-se pela viabilidade técnica da aplicação de hardware acessível para controle orbital acadêmico, desde que observados rigorosos critérios de integração de software de tempo real.