Mantenimiento de posición geostacionaria de satélites de propulsión eléctrica equipados con brazos robóticos
Autores: Li, Chengzhang; Xu, Bo; Zhou, Wanmeng; Peng, Qibo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Mantenimiento de posición geostacionaria de satélites de propulsión eléctrica equipados con brazos robóticos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Enfoques propuestos
Control de avance
Control predictivo basado en modelos
Problema de mantenimiento de posición
Propulsión eléctrica
órbita geostacionaria terrestre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Proponemos dos enfoques basados en control feedforward y control predictivo por modelo, respectivamente, para resolver el problema de mantenimiento de posición de un satélite en órbita geoestacionaria (GEO) con propulsión eléctrica, cuyos propulsores están montados en dos brazos robóticos en su cara anti-nadir. Esta configuración novedosa permite un rango más amplio de dirección de empuje, lo que hace posible considerar la dirección de empuje como variables de control. Para resolver este problema de control, presentamos el controlador feedforward rápido (QFFC) y el controlador predictivo por modelo óptimo en combustible (FOMPC). El QFFC se desarrolla a partir del análisis de la dinámica GEO y la configuración de los propulsores. El FOMPC aplica un algoritmo de optimización para resolver el problema de control predictivo por modelo no lineal (NLMPC) con el valor inicial dado por el QFFC. Las simulaciones numéricas sugieren que ambos controladores podrían lograr un mantenimiento de posición estable sobre múltiples elementos objetivos con menos propulsores y menos maniobras. El QFFC tiene una mayor precisión de control y menores requisitos computacionales que el FOMPC, mientras que el FOMPC podría ahorrar significativamente en el consumo de combustible. También se presenta la evaluación de robustez y otras discusiones sobre los controladores.
Descripción
Proponemos dos enfoques basados en control feedforward y control predictivo por modelo, respectivamente, para resolver el problema de mantenimiento de posición de un satélite en órbita geoestacionaria (GEO) con propulsión eléctrica, cuyos propulsores están montados en dos brazos robóticos en su cara anti-nadir. Esta configuración novedosa permite un rango más amplio de dirección de empuje, lo que hace posible considerar la dirección de empuje como variables de control. Para resolver este problema de control, presentamos el controlador feedforward rápido (QFFC) y el controlador predictivo por modelo óptimo en combustible (FOMPC). El QFFC se desarrolla a partir del análisis de la dinámica GEO y la configuración de los propulsores. El FOMPC aplica un algoritmo de optimización para resolver el problema de control predictivo por modelo no lineal (NLMPC) con el valor inicial dado por el QFFC. Las simulaciones numéricas sugieren que ambos controladores podrían lograr un mantenimiento de posición estable sobre múltiples elementos objetivos con menos propulsores y menos maniobras. El QFFC tiene una mayor precisión de control y menores requisitos computacionales que el FOMPC, mientras que el FOMPC podría ahorrar significativamente en el consumo de combustible. También se presenta la evaluación de robustez y otras discusiones sobre los controladores.