Adquisición y mantenimiento de órbitas no lineales de una constelación de navegación lunar utilizando propulsión de bajo empuje
Autores: Leonardi, Edoardo Maria; De Angelis, Giulio; Pontani, Mauro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Adquisición y mantenimiento de órbitas no lineales de una constelación de navegación lunar utilizando propulsión de bajo empuje
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Investigación
Ley de control de retroalimentación
Constelación de navegación lunar
Órbita Lunar Congelada Elíptica
Sistema de propulsión de bajo empuje
Teoría de estabilidad de Lyapunov
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
En esta investigación, se diseñó y probó una ley de control no lineal con retroalimentación para realizar maniobras de adquisición y mantenimiento de estación para una constelación de navegación lunar. Cada satélite vuela en una Órbita Lunar Elíptica Congelada (ELFO) y está equipado con un sistema de propulsión de bajo empuje, direccional y regulable. Se empleó la teoría de estabilidad de Lyapunov para diseñar una ley de control de retroalimentación en tiempo real, capaz de rastrear todos los elementos orbitales (incluida la verdadera anomalía), expresados en términos de elementos equinoctiales modificados (MEEs). A diferencia de investigaciones anteriores, la síntesis de control se desarrolló en el modelo dinámico no lineal completo y permite llevar la nave espacial hacia un estado deseado variable en el tiempo, que incluye una correcta fase. La propagación de la órbita se realizó en un marco de alta fidelidad, que incorporó varios armónicos relevantes del selenopotencial, así como efectos de cuerpos adicionales debido a la atracción gravitacional de la Tierra y el Sol. La estrategia de control en cuestión se probó con éxito a través de dos campañas de Monte Carlo en presencia de condiciones de vuelo no nominales relacionadas con errores de estimación de perturbaciones orbitales, acompañadas de la temporal indisponibilidad y desalineación del empuje propulsor.
Descripción
En esta investigación, se diseñó y probó una ley de control no lineal con retroalimentación para realizar maniobras de adquisición y mantenimiento de estación para una constelación de navegación lunar. Cada satélite vuela en una Órbita Lunar Elíptica Congelada (ELFO) y está equipado con un sistema de propulsión de bajo empuje, direccional y regulable. Se empleó la teoría de estabilidad de Lyapunov para diseñar una ley de control de retroalimentación en tiempo real, capaz de rastrear todos los elementos orbitales (incluida la verdadera anomalía), expresados en términos de elementos equinoctiales modificados (MEEs). A diferencia de investigaciones anteriores, la síntesis de control se desarrolló en el modelo dinámico no lineal completo y permite llevar la nave espacial hacia un estado deseado variable en el tiempo, que incluye una correcta fase. La propagación de la órbita se realizó en un marco de alta fidelidad, que incorporó varios armónicos relevantes del selenopotencial, así como efectos de cuerpos adicionales debido a la atracción gravitacional de la Tierra y el Sol. La estrategia de control en cuestión se probó con éxito a través de dos campañas de Monte Carlo en presencia de condiciones de vuelo no nominales relacionadas con errores de estimación de perturbaciones orbitales, acompañadas de la temporal indisponibilidad y desalineación del empuje propulsor.