Formation acquisition strategy for the LISA mission drag-free attitude control system

The thesis object is to design the Drag Free Attitude Control System (DFACS) for the constellation acquisition phase of the Laser Interferometer Space Antenna mission (LISA). A new constellation acquisition strategy is implemented. The resulting strategy allows to significantly reduce the time needed by the acquisition phase. New tools are developed in the frequency domain in order to constraints the spacecraft movement and to obtain a feasible scanning maneuvre. The result consist in the definition of the maximum scanning velocity. A new guidance for the spacecraft slew maneuvre is designed in order to make possible to slew only one spacecraft telescope pointing direction and to maintain the other one fixed toward its pointing direction. A new spacecraft controller is designed in order to satisfy the pointing accuracy requirements imposed by the acquisition phase. Sensors noises and external disturbances limitations are considered. The resulting controller satisfies the requirements imposed but a new constraint on the attitude measurements noise raised.

L'obiettivo della tesi è quello di sviluppare il design del Drag Free Attitude Control System (DFACS) per la fase di acquisizione della missione Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Una nuova strategia di acquisizione è stata implementata. La strategia risultante permette di ridurre sensibilmente il tempo richiesto dalla fase di acquisizione. Nuovi metodi sono stati sviluppati nel dominio delle frequenze per definire i vincoli di movimento di ogni satellite e per ottenere una manovra di scansione fattibile. Il risultato consiste nella definizione della massima velocità di scansione. Una nuova guidance per la manovra di slew del satellite è stata progettata in modo da rendere possibile lo spostamento della direzione di puntamento di un solo telescopio mentre l'altro rimane fisso verso la stessa direzione. Un nuovo controllore per il satellite è stato progettato in modo da soddisfare la richiesta di precisione di puntamento imposta dalla fase di acquisizione. Il disturbo dei sensori e dei fattori esterni sono stati considerati. Il controllore risultante soddisfa i requisiti imposti ma è stato necessario definire un nuovo requisito sul disturbo accettabile sulle misurazioni dell'attitude del satellite.