Planificación y seguimiento de trayectoria para una cápsula de reentrada con un freno aerodinámico desplegable
Autores: D"Amato, Egidio; Notaro, Immacolata; Panico, Giulia; Blasi, Luciano; Mattei, Massimiliano; Nocerino, Alessia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Planificación y seguimiento de trayectoria para una cápsula de reentrada con un freno aerodinámico desplegable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
NanoSats
CubeSats
Cápsula de reentrada
Frenos aerodinámicos inflables
Optimización de trayectoria
Control Predictivo No Lineal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
En la última década, el uso creciente de NanoSats y CubeSats ha convertido a la cápsula de reentrada en un campo de investigación emergente que necesita actualizaciones en configuración y tecnología. En particular, la introducción de frenos aerodinámicos inflables y/o desplegables y el uso de electrónica a bordo para el control activo han abierto la puerta a avances en términos de eficiencia y reutilización. Tales tecnologías permiten tamaños más pequeños en el lanzamiento, reentradas controladas y recuperación segura. Este documento trata sobre el diseño de un algoritmo de guía y control para la reentrada de una cápsula con un freno aerodinámico desplegable. Se utiliza un modelo de optimización de trayectoria tanto en la fase de planificación de la misión para diseñar la trayectoria de reentrada de referencia como durante la misión para actualizar la trayectoria en caso de desviaciones importantes de la órbita prescrita, gracias a simplificaciones destinadas a reducir la carga computacional. Posteriormente, un controlador de seguimiento de trayectoria, basado en Control Predictivo No Lineal (NMPC), es capaz de modular la apertura del freno aerodinámico para seguir la trayectoria planificada hacia el objetivo. Se llevó a cabo un análisis de robustez, a través de simulaciones numéricas, para verificar la fiabilidad del controlador propuesto en presencia de incertidumbres del modelo, perturbaciones orbitales y ruido de medición.
Descripción
En la última década, el uso creciente de NanoSats y CubeSats ha convertido a la cápsula de reentrada en un campo de investigación emergente que necesita actualizaciones en configuración y tecnología. En particular, la introducción de frenos aerodinámicos inflables y/o desplegables y el uso de electrónica a bordo para el control activo han abierto la puerta a avances en términos de eficiencia y reutilización. Tales tecnologías permiten tamaños más pequeños en el lanzamiento, reentradas controladas y recuperación segura. Este documento trata sobre el diseño de un algoritmo de guía y control para la reentrada de una cápsula con un freno aerodinámico desplegable. Se utiliza un modelo de optimización de trayectoria tanto en la fase de planificación de la misión para diseñar la trayectoria de reentrada de referencia como durante la misión para actualizar la trayectoria en caso de desviaciones importantes de la órbita prescrita, gracias a simplificaciones destinadas a reducir la carga computacional. Posteriormente, un controlador de seguimiento de trayectoria, basado en Control Predictivo No Lineal (NMPC), es capaz de modular la apertura del freno aerodinámico para seguir la trayectoria planificada hacia el objetivo. Se llevó a cabo un análisis de robustez, a través de simulaciones numéricas, para verificar la fiabilidad del controlador propuesto en presencia de incertidumbres del modelo, perturbaciones orbitales y ruido de medición.