Dissertação
Orbital Station-Keeping in the Circular and Elliptic Restricted Three-Body Problems EVALUATED
Várias missões espaciais contemporâneas no contexto do sistema Terra-Lua recorrem a órbitas periódicas dos problemas restritos circular e elíptico dos três corpos como trajetórias de referência. Dada a sua natureza instável, é necessário recorrer a manobras de controlo para garantir que estas trajetórias são corretamente seguidas, o que formalmente constitui um problema de manutenção de órbita. Este trabalho propõe diferentes abordagens a uma formulação geral deste problema. Por um lado, desenvolve-se uma lei de controlo não-linear através de um procedimento de "backstepping", evocando a teoria de Lyapunov para demonstrar que são atingidas garantias globais em termos de estabilidade assimptótica. De forma a respeitar possíveis restrições físicas, é proposta uma adaptação incluindo saturação na atuação, permitindo manter estas garantias, pelo menos localmente, na ocorrência de saturação. Por outro lado, apresenta-se uma lei de controlo ótima para uma versão linearizada da dinâmica, na forma de um regulador quadrático linear periódico desenvolvido através da minimização de uma função de custo que incorpora as propriedades lineares de estabilidade da órbita nominal, provenientes da aplicação da teoria de Floquet. Adicionalmente, propõe-se um controlador combinado que associa as duas abordagens base. Com recurso a simulações numéricas, verifica-se que a opção não-linear é mais adequada para corrigir desvios de grande magnitude, sendo contudo superada pela alternativa ótima na proximidade da órbita nominal, confirmando assim a relevância de um controlador combinado. A adaptação à lei não-linear para incluir saturação é também validada numericamente, verificando-se que a inclusão formal destas garantias limita consideravelmente a seleção dos ganhos do controlador.
novembro 18, 2024, 9:30
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Associado
