Un esfuerzo por utilizar un arreglo de motor de propulsor sólido en el problema del aterrizaje suave en la Luna
Autores: Obreque, Elías; Díaz, Marcos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un esfuerzo por utilizar un arreglo de motor de propulsor sólido en el problema del aterrizaje suave en la Luna
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Diseño de control
Problema de aterrizaje suave
Motores de propulsión sólida
Plataforma CubeSat
Algoritmo genético
Simulaciones de Monte Carlo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una estrategia de diseño de control para el problema de aterrizaje suave en la Luna utilizando motores de propulsor sólido (SPEs). Aunque los SPEs tienen problemas de control y cuestiones relacionadas con el hecho de que no se pueden reiniciar, se caracterizan por su fiabilidad, simplicidad y rentabilidad. En consecuencia, nuestra principal contribución es abordar esta desventaja formulando un problema de optimización de aterrizaje unidimensional utilizando una serie de SPEs en una plataforma CubeSat, que se analiza para diferentes números de motores en la serie y para tres tipos de sección transversal de grano de propulsante (PGCS). Los motores y los parámetros de control se optimizan mediante un algoritmo genético (GA) debido a la no linealidad del problema y las incertidumbres de las variables de estado. Se analizan dos enfoques de diseño para el control, donde el diseño robusto basado en las incertidumbres de las variables muestra el mejor rendimiento. Los resultados de las simulaciones de Monte Carlo se utilizaron para demostrar la efectividad del diseño robusto, que disminuye la velocidad de impacto a medida que aumenta el número de SPEs. Usando un arreglo de diez SPEs, el aterrizaje fue a -2.97 m/s con una desviación estándar de 0.99 m/s; usando dieciséis SPEs, el aterrizaje fue a -2.04 m/s con una desviación estándar de 0.48 m/s. Ambos tienen PGCS regresivos.
Descripción
Este documento presenta una estrategia de diseño de control para el problema de aterrizaje suave en la Luna utilizando motores de propulsor sólido (SPEs). Aunque los SPEs tienen problemas de control y cuestiones relacionadas con el hecho de que no se pueden reiniciar, se caracterizan por su fiabilidad, simplicidad y rentabilidad. En consecuencia, nuestra principal contribución es abordar esta desventaja formulando un problema de optimización de aterrizaje unidimensional utilizando una serie de SPEs en una plataforma CubeSat, que se analiza para diferentes números de motores en la serie y para tres tipos de sección transversal de grano de propulsante (PGCS). Los motores y los parámetros de control se optimizan mediante un algoritmo genético (GA) debido a la no linealidad del problema y las incertidumbres de las variables de estado. Se analizan dos enfoques de diseño para el control, donde el diseño robusto basado en las incertidumbres de las variables muestra el mejor rendimiento. Los resultados de las simulaciones de Monte Carlo se utilizaron para demostrar la efectividad del diseño robusto, que disminuye la velocidad de impacto a medida que aumenta el número de SPEs. Usando un arreglo de diez SPEs, el aterrizaje fue a -2.97 m/s con una desviación estándar de 0.99 m/s; usando dieciséis SPEs, el aterrizaje fue a -2.04 m/s con una desviación estándar de 0.48 m/s. Ambos tienen PGCS regresivos.