Aterrizaje lunar suave basado en PSO con evitación de peligros: Análisis y experimentación
Autores: D"Ambrosio, Andrea; Carbone, Andrea; Spiller, Dario; Curti, Fabio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Aterrizaje lunar suave basado en PSO con evitación de peligros: Análisis y experimentación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Guía óptima en tiempo real
Misiones autónomas
Optimización por Enjambre de Partículas
Enfoque de planitud diferencial
Trayectorias de aterrizaje lunar
Detección de peligros
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
El problema de la guía óptima en tiempo real es extremadamente importante para el éxito de las misiones autónomas. En este documento, se abordan las últimas fases de las trayectorias de aterrizaje lunar autónomas. La guía propuesta se basa en la Optimización por Enjambre de Partículas y el enfoque de planitud diferencial, que es una subclase de la técnica de dinámica inversa. La trayectoria se aproxima mediante polinomios y la política de control se obtiene en una solución analítica en forma cerrada, donde las restricciones de frontera y dinámicas se satisfacen a priori. Aunque este procedimiento conduce a soluciones subóptimas, resulta ser rápido y, por lo tanto, potencialmente adecuado para ser utilizado con fines en tiempo real. Además, se considera la presencia de cráteres en el terreno lunar; por lo tanto, también se llevan a cabo la detección y evitación de peligros. La guía propuesta se prueba mediante simulaciones de Monte Carlo para evaluar su rendimiento y se introduce un procedimiento robusto, compuesto por maniobras adicionales seguras, para contrarrestar fallos de optimización y lograr un aterrizaje suave. Finalmente, todo el procedimiento se prueba a través de una instalación experimental, que consiste en un manipulador robótico, equipado con una cámara, y un terreno lunar simulado. Los resultados muestran la eficiencia y fiabilidad de la guía propuesta y su posible uso para la generación de trayectorias subóptimas en tiempo real dentro de aplicaciones de laboratorio.
Descripción
El problema de la guía óptima en tiempo real es extremadamente importante para el éxito de las misiones autónomas. En este documento, se abordan las últimas fases de las trayectorias de aterrizaje lunar autónomas. La guía propuesta se basa en la Optimización por Enjambre de Partículas y el enfoque de planitud diferencial, que es una subclase de la técnica de dinámica inversa. La trayectoria se aproxima mediante polinomios y la política de control se obtiene en una solución analítica en forma cerrada, donde las restricciones de frontera y dinámicas se satisfacen a priori. Aunque este procedimiento conduce a soluciones subóptimas, resulta ser rápido y, por lo tanto, potencialmente adecuado para ser utilizado con fines en tiempo real. Además, se considera la presencia de cráteres en el terreno lunar; por lo tanto, también se llevan a cabo la detección y evitación de peligros. La guía propuesta se prueba mediante simulaciones de Monte Carlo para evaluar su rendimiento y se introduce un procedimiento robusto, compuesto por maniobras adicionales seguras, para contrarrestar fallos de optimización y lograr un aterrizaje suave. Finalmente, todo el procedimiento se prueba a través de una instalación experimental, que consiste en un manipulador robótico, equipado con una cámara, y un terreno lunar simulado. Los resultados muestran la eficiencia y fiabilidad de la guía propuesta y su posible uso para la generación de trayectorias subóptimas en tiempo real dentro de aplicaciones de laboratorio.