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Modelado de Continuo y Control de Frontera de un Satélite con una Gran Estructura de Truss Espacial

Autores: Cao, Shilei; Yang, Man; Liu, Jian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Modelado de Continuo y Control de Frontera de un Satélite con una Gran Estructura de Truss Espacial


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Ventajas
Estructuras de celosía
Satélite
Método de modelado
Vibraciones
Ley de control

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Debido a sus ventajas de fácil implementación y alta relación rigidez-masa, la utilización de estructuras de celosía para la construcción de grandes satélites presenta una solución atractiva para las misiones espaciales modernas, incluyendo la observación de la Tierra y la astronomía. Sin embargo, las dimensiones del modelo de elementos finitos tradicional para un satélite con una gran estructura de celosía se vuelven extremadamente grandes a medida que aumenta el tamaño de la estructura. El proceso de diseño del sistema de control basado en el modelo de elementos finitos es complejo y consume mucho tiempo. Este artículo emplea el método de modelado continuo para representar la estructura de celosía como una entidad continua. Las vibraciones de flexión de la estructura de celosía se encapsulan mediante una ecuación diferencial parcial (EDP) simplificada, en lugar del más intrincado modelo de elementos finitos tradicional. Al mismo tiempo, el movimiento de actitud del satélite se caracteriza mediante una ecuación diferencial ordinaria (EDO). Basándose en este modelo acoplado EDP-EDO, se formula una ley de control en el límite que solo requiere sensores/actuadores en el límite para mitigar eficazmente las vibraciones estructurales y regular la actitud del satélite. La estabilidad exponencial de este sistema en lazo cerrado se examina utilizando el método directo de Lyapunov. Los resultados de la simulación confirman que el método de modelado continuo es, de hecho, muy adecuado para satélites dotados de estructuras de celosía sustanciales, y la ley de frontera propuesta demuestra ser altamente efectiva tanto en el seguimiento de la actitud como en la supresión de vibraciones.

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