Control de Tiempo Finito para la Reconfiguración y Mantenimiento de Formaciones de Satélites en LEO: Un Enfoque SDDRE Basado en Lyapunov No Lineal
Autores: Bakhtiari, Majid; Panahyazdan, Amirhossein; Abbasali, Ehsan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control de Tiempo Finito para la Reconfiguración y Mantenimiento de Formaciones de Satélites en LEO: Un Enfoque SDDRE Basado en Lyapunov No Lineal
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Papel
Esquema de control
Reconfiguración de satélites
Mantenimiento de formación
órbita baja terrestre
Metodología de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un esquema de control basado en Lyapunov no lineal de la Ecuación Diferencial Riccati Dependiente del Estado en Tiempo Finito (FT-SDDRE), considerando las restricciones de saturación del actuador y asegurando que el sistema de control opere dentro de límites operativos seguros diseñados para la reconfiguración de satélites y el mantenimiento de formación en misiones en órbita baja terrestre (LEO). Este enfoque de control aborda los desafíos de alcanzar los vectores de posición y velocidad relativos dentro de un plazo definido en medio de diversas perturbaciones orbitales. El enfoque propuesto garantiza un control de formación preciso al utilizar un modelo de movimiento relativo de alta fidelidad que incorpora todos los armónicos zonales y la resistencia atmosférica, que son las principales perturbaciones ambientales en LEO. Además, el artículo presenta una metodología de optimización para determinar la forma más eficiente del Coeficiente Dependiente del Estado (SDC) en relación con el consumo de combustible. Este proceso de optimización minimiza el uso de energía a través de un algoritmo genético híbrido y recocido simulado (HGASA), lo que resulta en un mejor rendimiento. Además, este documento incluye un análisis de sensibilidad para identificar la parametrización SDC optimizada para diferentes maniobras de reconfiguración de satélites. Estas maniobras abarcan ajustes radiales, a lo largo de la trayectoria y transversales, cada una con diferentes distancias de referencia. El análisis proporciona información sobre cómo diferentes parametrizaciones afectan el rendimiento de reconfiguración, asegurando un control preciso y eficiente para cada tipo de maniobra. El controlador de tiempo finito propuesto aquí se compara con otras formas de controladores SDRE, mostrando márgenes de error reducidos. Para evaluar aún más la efectividad del sistema de control, se integra una restricción de saturación de entrada, asegurando que el sistema de control opere dentro de límites operativos seguros, lo que lleva, en última instancia, a la ejecución exitosa de la misión.
Descripción
Este documento presenta un esquema de control basado en Lyapunov no lineal de la Ecuación Diferencial Riccati Dependiente del Estado en Tiempo Finito (FT-SDDRE), considerando las restricciones de saturación del actuador y asegurando que el sistema de control opere dentro de límites operativos seguros diseñados para la reconfiguración de satélites y el mantenimiento de formación en misiones en órbita baja terrestre (LEO). Este enfoque de control aborda los desafíos de alcanzar los vectores de posición y velocidad relativos dentro de un plazo definido en medio de diversas perturbaciones orbitales. El enfoque propuesto garantiza un control de formación preciso al utilizar un modelo de movimiento relativo de alta fidelidad que incorpora todos los armónicos zonales y la resistencia atmosférica, que son las principales perturbaciones ambientales en LEO. Además, el artículo presenta una metodología de optimización para determinar la forma más eficiente del Coeficiente Dependiente del Estado (SDC) en relación con el consumo de combustible. Este proceso de optimización minimiza el uso de energía a través de un algoritmo genético híbrido y recocido simulado (HGASA), lo que resulta en un mejor rendimiento. Además, este documento incluye un análisis de sensibilidad para identificar la parametrización SDC optimizada para diferentes maniobras de reconfiguración de satélites. Estas maniobras abarcan ajustes radiales, a lo largo de la trayectoria y transversales, cada una con diferentes distancias de referencia. El análisis proporciona información sobre cómo diferentes parametrizaciones afectan el rendimiento de reconfiguración, asegurando un control preciso y eficiente para cada tipo de maniobra. El controlador de tiempo finito propuesto aquí se compara con otras formas de controladores SDRE, mostrando márgenes de error reducidos. Para evaluar aún más la efectividad del sistema de control, se integra una restricción de saturación de entrada, asegurando que el sistema de control opere dentro de límites operativos seguros, lo que lleva, en última instancia, a la ejecución exitosa de la misión.