Desarrollo de un Simulador de Dinámica Controlada para el Descenso y Aterrizaje Preciso de Lanzadores Reutilizables
Autores: De Oliveira, Alice; Lavagna, Michèle
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Desarrollo de un Simulador de Dinámica Controlada para el Descenso y Aterrizaje Preciso de Lanzadores Reutilizables
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Simulador
Orientación
Control
TVC
Aletas
Aterrizaje
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un simulador de dinámica de descenso de Vehículo de Lanzamiento Reutilizable (RLV) acoplado con integración de guía y control (G&C) en bucle cerrado. El propulsor de primera etapa del vehículo estudiado, que evoluciona en la atmósfera terrestre, es dirigido por un sistema de Control de Vector de Empuje (TVC) y aletas planas a través de controladores Proporcional-Integral-Derivativo programados por ganancia, corrigiendo las desviaciones de trayectoria hasta un aterrizaje preciso desde el perfil de referencia computado en tiempo real por un algoritmo de optimización convexa sucesiva. Modelos ambientales y aerodinámicos que reproducen condiciones atmosféricas realistas están integrados en el simulador para una evaluación mejorada. Se lograron resultados de rendimiento comparativos en términos de configuración de control (solo TVC, solo aletas y ambos) para condiciones nominales, así como con perturbaciones externas como ráfagas de viento o múltiples incertidumbres a través de un análisis de Monte Carlo para evaluar el sistema G&C. Estos estudios demostraron que la configuración que combina TVC y aletas planas dirigibles tiene suficiente autoridad de control para proporcionar un vuelo estable y una adecuada rechazo de incertidumbres y perturbaciones. El simulador desarrollado proporciona una evaluación preliminar de técnicas de G&C para la fase de descenso y aterrizaje del RLV, junto con el examen de las interacciones que ocurren. En particular, allana el camino hacia el desarrollo y la evaluación de algoritmos más avanzados y robustos.
Descripción
Este documento presenta un simulador de dinámica de descenso de Vehículo de Lanzamiento Reutilizable (RLV) acoplado con integración de guía y control (G&C) en bucle cerrado. El propulsor de primera etapa del vehículo estudiado, que evoluciona en la atmósfera terrestre, es dirigido por un sistema de Control de Vector de Empuje (TVC) y aletas planas a través de controladores Proporcional-Integral-Derivativo programados por ganancia, corrigiendo las desviaciones de trayectoria hasta un aterrizaje preciso desde el perfil de referencia computado en tiempo real por un algoritmo de optimización convexa sucesiva. Modelos ambientales y aerodinámicos que reproducen condiciones atmosféricas realistas están integrados en el simulador para una evaluación mejorada. Se lograron resultados de rendimiento comparativos en términos de configuración de control (solo TVC, solo aletas y ambos) para condiciones nominales, así como con perturbaciones externas como ráfagas de viento o múltiples incertidumbres a través de un análisis de Monte Carlo para evaluar el sistema G&C. Estos estudios demostraron que la configuración que combina TVC y aletas planas dirigibles tiene suficiente autoridad de control para proporcionar un vuelo estable y una adecuada rechazo de incertidumbres y perturbaciones. El simulador desarrollado proporciona una evaluación preliminar de técnicas de G&C para la fase de descenso y aterrizaje del RLV, junto con el examen de las interacciones que ocurren. En particular, allana el camino hacia el desarrollo y la evaluación de algoritmos más avanzados y robustos.