kth.sePublications KTH
3031323334353633 of 273
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Modelling of Sloshing Dynamics for AOCS Simulation
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Modellering av sloschdynamik för AOCS-simulering (Swedish)
Abstract [en]

As space missions impose increasingly strict requirements on spacecraft attitude control and maneuverability, shaping an accurate yet efficient model of propellant sloshing becomes essential. Such model not only support advanced control strategies but also enhance mission safety and reusability. This work adopts a mechanical- equivalent approach that reproduces key physical behavior as effective inertia, slosh modes, and mass displacement, while maintaining computational efficiency. The model is implemented in Simulink for direct integration with the Attitude and Orbit Control System (AOCS). Firstly, a complete parameter set is derived as a function of fill ratio for representative tanks in both low-g and high-g conditions. Then, a modular structure is introduced, using the Bond number (Bo) as the switching condition between regimes. Three configurations are addressed: stable high-g (Mode 1), stable low-g (Mode 2), and a transitory state (Mode 3), with a mixed regime spanning the transition between capillarity- and gravity-dominated behavior. New formulations for Modes 2 and 3 are developed, and their parameters are characterized. Finally,the coupled interaction between sloshing and spacecraft dynamics is analyzed, and the general model applicable across mission phases, tank geometries, and fluid types is provided.

Abstract [sv]

När många rymduppdrag ställer allt högre krav på rymdfarkosters attityd- och manöverkontroll blir det avgörande att utveckla en modell av drivmedelssvängningar i tankar som är både noggrann och beräkningseffektiv. En sådan modell möjliggör inte bara avancerade styrstrategier utan bidrar också till ökad säkerhet och återanvändbarhet. I detta arbete används en mekaniskt ekvivalent metod som återger centrala fysikaliska egenskaper – såsom effektiv tröghet, svängningsmoder och massförskjutning – med bibehållen beräkningseffektivitet. Modellen implementeras i Simulink för direkt integration i Attitude and Orbit Control System (AOCS). En fullständig parameteruppsättning härleds som funktion av fyllnadsgrad för representativa tankar under både låg-g- och hög-g-förhållanden. Därefter introduceras en modulär struktur där Bond-talet (Bo) används som kriterium för övergång mellan olika regimer. Tre konfigurationer behandlas: stabil hög-g (Mode 1), stabil låg-g (Mode 2) och ett övergångstillstånd (Mode 3), samt ett blandat tillstånd som beskriver skiftet mellan kapillär- och gravitationsdominerat beteende. Nya formuleringar för Mode 2 och Mode 3 utvecklas och deras parametrar bestäms. Slutligen analyseras den kopplade dynamiken mellan svängningar och rymdfarkostens rörelser, och en generell modell presenteras som kan tillämpas på olika uppdragsfaser, tankgeometrier och vätskor.

Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 88
Series
TRITA-EECS-EX ; 2025:953
Keywords [en]
Slosh, Sloshing model, Attitude and orbit control system, spacecraft dynamics coupling
Keywords [sv]
Slosh, Sloshingmoder, Attityd- och omloppskontrollsystem, dynamisk koppling
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-377036OAI: oai:DiVA.org:kth-377036DiVA, id: diva2:2040498
External cooperation
OHB-Sweden
Educational program
Master of Science - Aerospace Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2026-03-03 Created: 2026-02-20 Last updated: 2026-03-03Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1713 kB)7 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1713 kBChecksum SHA-512
47f8e15a07a491a3c8dee6e1b66b6d2fccb95da22f662da4717182d9f45d1a8596bffd5eeb58b5a0e8324b8881c316754db8c34192cccceaf39641baa31bc0a3
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 73 hits
3031323334353633 of 273
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf