Diseño y Simulación de un Actuador de Flexión Flexible para el Control de Actitud de Velas Solares
Autores: Liu, Meilin; Wang, Zihao; Ikeuchi, Daiki; Fu, Junyu; Wu, Xiaofeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Diseño y Simulación de un Actuador de Flexión Flexible para el Control de Actitud de Velas Solares
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Diseño
Actuador de flexión flexible
Aleación con memoria de forma
Control de actitud
Navegación solar
Red neuronal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta el diseño de un actuador flexible de doblado utilizando aleación de memoria de forma (SMA) y su integración en el control de actitud para la navegación solar. El actuador SMA tiene ventajas en su relación potencia-peso y su ligereza. Se diseñó y desarrolló el mecanismo de doblado y los modelos del actuador. Se implementó un controlador adaptativo basado en redes neuronales para controlar la naturaleza no lineal del actuador SMA. Los módulos de control del actuador se integraron en el modelo de actitud de la vela solar con un controlador PD de cuaterniones que formó un control en cascada. Se investigó y evaluó la viabilidad y el rendimiento del actuador propuesto para el control de actitud, mostrando que el actuador podría generar un par de 1.5 x 10 Nm, lo que maniobró una vela solar basada en un CubeSat de 1600 m en 45 grados en 14 horas. Los resultados demuestran que el actuador de doblado SMA propuesto puede integrarse de manera efectiva en el control de actitud para la navegación solar bajo perturbaciones externas moderadas utilizando un diseño de controlador apropiado, lo que indica el potencial de una vela solar más ligera para futuras misiones.
Descripción
Este documento presenta el diseño de un actuador flexible de doblado utilizando aleación de memoria de forma (SMA) y su integración en el control de actitud para la navegación solar. El actuador SMA tiene ventajas en su relación potencia-peso y su ligereza. Se diseñó y desarrolló el mecanismo de doblado y los modelos del actuador. Se implementó un controlador adaptativo basado en redes neuronales para controlar la naturaleza no lineal del actuador SMA. Los módulos de control del actuador se integraron en el modelo de actitud de la vela solar con un controlador PD de cuaterniones que formó un control en cascada. Se investigó y evaluó la viabilidad y el rendimiento del actuador propuesto para el control de actitud, mostrando que el actuador podría generar un par de 1.5 x 10 Nm, lo que maniobró una vela solar basada en un CubeSat de 1600 m en 45 grados en 14 horas. Los resultados demuestran que el actuador de doblado SMA propuesto puede integrarse de manera efectiva en el control de actitud para la navegación solar bajo perturbaciones externas moderadas utilizando un diseño de controlador apropiado, lo que indica el potencial de una vela solar más ligera para futuras misiones.