Mantenimiento Autónomo Óptimo de Órbitas Absolutas a través de Técnicas de Vuelo en Formación
Autores: Mahfouz, Ahmed; Gaias, Gabriella; Venkateswara Rao, D. M. K. K.; Voos, Holger
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Mantenimiento Autónomo Óptimo de Órbitas Absolutas a través de Técnicas de Vuelo en Formación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Misión satelital
Propulsión eléctrica
Maniobra de actitud
Control Predictivo por Modelo
Técnicas de vuelo en formación
Configuración de bucle cerrado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se considera el problema del mantenimiento autónomo óptimo de la órbita absoluta para una misión satelital en órbita baja terrestre utilizando propulsión eléctrica. La principal peculiaridad del enfoque es apoyar misiones de pequeños satélites en las que la plataforma está equipada con una única boquilla de propulsor que proporciona aceleración en una sola dirección a la vez. Esta restricción implica que es necesario un maniobra de actitud antes o durante cada arco de empuje para dirigir la boquilla en la dirección deseada. En este contexto, se ha desarrollado un algoritmo de guía de actitud específico para la maniobra orbital. Se propone un esquema de Control Predictivo de Modelo, donde la cinemática de actitud se acopla con la dinámica orbital para obtener los perfiles de guía óptimos en términos del estado del satélite, la actitud de referencia y la magnitud del empuje. El esquema de control propuesto se desarrolla aprovechando técnicas de vuelo en formación donde la órbita de referencia es la de una nave espacial virtual con la que se requiere que el satélite principal se acople. Además del diseño del controlador, se presenta la configuración de bucle cerrado respaldada por simulaciones numéricas. La eficacia del enfoque autónomo de mantenimiento de órbita propuesto se muestra en varios escenarios de aplicación.
Descripción
En este artículo, se considera el problema del mantenimiento autónomo óptimo de la órbita absoluta para una misión satelital en órbita baja terrestre utilizando propulsión eléctrica. La principal peculiaridad del enfoque es apoyar misiones de pequeños satélites en las que la plataforma está equipada con una única boquilla de propulsor que proporciona aceleración en una sola dirección a la vez. Esta restricción implica que es necesario un maniobra de actitud antes o durante cada arco de empuje para dirigir la boquilla en la dirección deseada. En este contexto, se ha desarrollado un algoritmo de guía de actitud específico para la maniobra orbital. Se propone un esquema de Control Predictivo de Modelo, donde la cinemática de actitud se acopla con la dinámica orbital para obtener los perfiles de guía óptimos en términos del estado del satélite, la actitud de referencia y la magnitud del empuje. El esquema de control propuesto se desarrolla aprovechando técnicas de vuelo en formación donde la órbita de referencia es la de una nave espacial virtual con la que se requiere que el satélite principal se acople. Además del diseño del controlador, se presenta la configuración de bucle cerrado respaldada por simulaciones numéricas. La eficacia del enfoque autónomo de mantenimiento de órbita propuesto se muestra en varios escenarios de aplicación.