Active control of micro-vibration in sandwich panels for space applications

Present and future space missions need always more stringent requirements about precision pointing. They are so stringent that even the minimum jitter induced to the payload could significantly degradate the performances of the mission. One of the causes of such detrimental effects on the mission's performances is represented by micro-vibrations induced on the spacecraft's structure where the payload is installed. Such phenomenon is unavoidable because it is generated by essential devices, such as reaction wheels, or other phenomena taking place during the mission as propellant sloshing, for instance. Therefore, acting on the supporting structures for micro-vibration attenuation has become a relevant part in current project life cycle. The purpose of this thesis is to provide a proof of concept relative to a simple and reliable device to be mounted on the affected structure. The aim of such device is to actively control the structure to minimise the displacement at payload location by means of a local direct velocity feedback control law. Furthermore, the considered supporting structure is a sandwich panel because of the increasing employment of such structures in the aerospace sector.

Le presenti e future missioni spaziali presenteranno requisiti da soddisfare sempre più stringenti. In particolare quelli legati al precision pointing. Essi sono talmente stringenti che anche il minimo tremolio indotto sul payload potrebbe compromettere le performance dell'intera missione. Una delle cause di tali effetti negativi è rappresentata dalle cosiddette micro-vibrations. Esse sono piccole vibrazioni indotte sulle strutture ove è situato il payload. Tale fenomeno è inevitabile poichè queste vibrazioni sono generate da dispositivi essenziali per la missione, come ad esempio reaction wheels, oppure da fenomeni come il cosiddetto propellant sloshing. Dunque, agire sulle strutture di supporto del payload con l'obiettivo di attenuare le suddette micro-vibrazioni ha già iniziato ad essere considerata parte rilevante e importante durante la fase di sviluppo di un progetto per una missione spaziale. L'obiettivo di questa tesi è fornire una prova di fattibilità riguardo un dispositivo semplice e affidabile da poter essere montato sulle strutture interessate da questo problema. Lo scopo di tale dispositivo è quello di controllare attivamente la struttura per minimizzare lo spostamento, e quindi il tremolio, nei punti in cui è montato il payload grazie alla local direct velocity feedback control law (una legge di controllo per cui l'attuatore agisce in base alla velocità nel punto in cui è montato). In aggiunta a ciò, la struttura di supporto considerata nel presente lavoro è un pannello sandwich, dato il sempre maggiore impiego di tali strutture nel settore aerospaziale.