Seja o satélite já estudado
anteriormente em órbita circular, equatorial. Vimos que as pequenas
perturbações nesta órbita de equilíbrio, dão
origem às seguintes equações lineares.
(40) |
onde
(41) |
sendo r a perturbação do
raio e o ângulo
entre o plano da órbita e o plano equatorial. ur e u
são forças aplicadas no sentido radial e perpendicular ao
plano de órbita, respectivamente. Para facilitar os cálculos,
suponha que a unidade de tempo seja 1 dia. Supondo que o satélite
é geo-estacionário, o período de movimento é
1 e, portanto,
.
Então vimos no capítulo 4o que:
(42) |
Suponha que (40) seja controlado "discretamente", a saber, o controle é aplicado a intervalos discretos, constando de impulso a cada instante discreto.
As medidas (de estado e resposta, conforme o caso), são feitas também a intervalos discretos, imediatamente antes da aplicação do controle.
Com isto, obtém-se o sistema de
tempo discreto
x(i+1) A.x(i) + B.u(i)
y(i) = C.x(i) |
(43) |
onde A e B são dados por (5) e C é o mesmo de (40).
Suponha que o intervalo de amostragem seja =
1, i.e., os foguetes são acionados 1 vez por dia (imediatamente
depois das medidas, como foi observado acima).
Ora, de (5) e (42) com
no lugar de t ( t = 1), vem:
Vimos no capítulo 10o que o sistema em tempo contínuo é controlável. Mas isto não garante que o sistema discreto, resultado da amostragem, também o seja.
Apliquemos o teste PBH
É claro que Posto [I - A:B] <
4 e, portanto, o sistema não é alcançável.
É fácil ver que este sistema também não é
controlável porque An
0.
Vejamos se o sistema é observável/reconstruível
E aqui também .
Portanto o sistema não é observável/reconstruível.
Suponha agora que o período de amostragem
passa a ser o de meio órbita, ou seja, meio dia. Então .
Obtém-se agora
(48) |
(49) |
A matriz de controlabilidade agora é
(50) |
É fácil verificar que as 4 primeiras colunas são l.i. e portanto o sistema é controlável/alcançável.
Já a matriz de observabilidade é:
É fácil ver que as 4 primeiras linhas são l.i. e portanto o sistema é observável/reconstruível.
Pode-se conferir que o sistema não
é controlável só por u
(Verificar!), o que ocorria, como vimos no capítulo 10, com o sistema
de tempo contínuo.
Mais ainda, o sistema não é
observável com
sozinho, o que ocorria com o sistema de tempo contínuo.
Entretanto, com =
1/4, obtém-se um sistema discreto que é alcançável
por u
e observável
por
.
Vamos agora aplicar a realimentação
de estado ao sistema com =
1/2.
Com u(i) = K x(i) (52)
obtém-se, em vista de (48) e (49),
x(i+1) = (A1 + B1K) x(i) | (53) |
com
(54) |
Como o sistema é alcançável
e controlável, kij, i =
1, 2, j = 1, 2, 3, 4 t.q. os auto valores de A1 + B1K
podem ser escolhidos arbitrariamente.
Suponhamos que se queira todos os pólos do SMF (auto-valores de A1 + B1K) na origem, obtendo-se portanto o "deadbeat", ou seja o estado irá a zero em, no máximo, n intervalos de amostragem n/2 dias.
É fácil verificar que com
,
obtém-se
(55) |
É fácil verificar que, efetivamente,
Mais ainda, obtém-se
(56) |
Portanto, após 3 "passos" (1 órbita e meia, ou seja, 1 dia e meio) o estado do sistema volta à posição de equilíbrio, i.e. órbita equatorial, circular. Como o sistema é de tempo contínuo, isto não impede, entretanto, que, entre os intervalos de amostragem, a órbita deixe de ser circular e equatorial. Na realidade, isto ocorre quase sempre em sistemas amostrados, são as ondulações ("ripple") entre os intervalos de amostragem.