Optimización y guía de combustible en tiempo real para el encuentro y acoplamiento de naves espaciales
Autores: Oumer, Ahmed Mehamed; Kim, Dae-Kwan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Optimización y guía de combustible en tiempo real para el encuentro y acoplamiento de naves espaciales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Autónomo
Encuentro
Acoplamiento
Optimización de combustible
CubeSats
Guía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
La optimización de combustible para el encuentro y acoplamiento autónomo (RVD) con restricciones de campo de visión y evitación de obstáculos es un problema de optimización no lineal y no convexo, lo que lo hace computacionalmente intensivo para el cálculo a bordo en CubeSats. Este documento propone una técnica de optimización de combustible y guía para RVD adecuada para el cálculo a bordo en CubeSats, considerando la forma, tamaño y limitaciones computacionales de los CubeSats. El tiempo de cálculo se reduce dividiendo el problema de guía en problemas separados de guía orbital y de actitud, formulando el problema de guía orbital como un problema de optimización convexa al considerar la forma del CubeSat, y luego resolviendo el problema de guía orbital con un solucionador de optimización convexa y el problema de guía de actitud analíticamente al explotar la geometría de actitud. El rendimiento del método de guía propuesto se demuestra a través de simulaciones, y los resultados se comparan con los de métodos convencionales que realizan optimización de guía orbital con control de retroalimentación de cuaterniones de actitud. El método propuesto muestra un mejor rendimiento, en términos de eficiencia de combustible, que los métodos convencionales.
Descripción
La optimización de combustible para el encuentro y acoplamiento autónomo (RVD) con restricciones de campo de visión y evitación de obstáculos es un problema de optimización no lineal y no convexo, lo que lo hace computacionalmente intensivo para el cálculo a bordo en CubeSats. Este documento propone una técnica de optimización de combustible y guía para RVD adecuada para el cálculo a bordo en CubeSats, considerando la forma, tamaño y limitaciones computacionales de los CubeSats. El tiempo de cálculo se reduce dividiendo el problema de guía en problemas separados de guía orbital y de actitud, formulando el problema de guía orbital como un problema de optimización convexa al considerar la forma del CubeSat, y luego resolviendo el problema de guía orbital con un solucionador de optimización convexa y el problema de guía de actitud analíticamente al explotar la geometría de actitud. El rendimiento del método de guía propuesto se demuestra a través de simulaciones, y los resultados se comparan con los de métodos convencionales que realizan optimización de guía orbital con control de retroalimentación de cuaterniones de actitud. El método propuesto muestra un mejor rendimiento, en términos de eficiencia de combustible, que los métodos convencionales.