Dissertação

Design and application of thrust manoeuvres in a constrained spacecraft rendezvous context using optimal control techniques. EVALUATED

É desenvolvido um algoritmo de Controlo Preditivo baseado em Modelo (MPC) para a execução de manobras de rendezvous em órbitas elíticas. O algoritmo de MPC calcula uma trajetória entre um estado inicial e desejado, minimizando o combustível e tendo em conta restrições de impulso máximo e de segurança de colisão passiva, mantendo uma implementação computacionalmente viável de implementar em tempo-real. O modelo de predição do MPC é baseado nas equações de Yamanaka-Ankersen e na solução particular de Ankersen do tipo “zero-order hold”. O MPC de Horizonte-Finito é a formulação padrão para este problema, permitindo gerar trajetórias de rendezvous com combustível mínimo através de programação linear, dada a duração da manobra. A formulação de Horizonte Variável permite também optimizar a duração da manobra, e os dois métodos são comparados relativamente ao desempenho e carga computational. Demonstra-se também que estas abordagens são superiores às manobras de dois-impulsos tipicamente utilizadas em algoritmos de navegação para rendezvous. A formulação padrão é expandida com o desenvolvimento de duas abordagens para a definição de restrições de segurança de colisão passiva, que são tipicamante não-convexas, através de restrições lineares. Contribui-se também com duas novas técnicas de robustez que melhoram o desempenho do controlador na presença de perturbações, mantendo a complexidade computacional. Por último, o algoritmo de MPC é aplicado no cenário da experiência de rendezvous da missão PROBA-3, na qual os satélites se encontram numa órbita altamente elítica.
Controlo Preditivo, Dinâmica Orbital Relativa, Rendezvous de Combustível-Óptimo, Segurança Passiva, Rendezvous Robusto

Novembro 22, 2019, 14:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel Lage de Miranda Lemos

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Baltazar Parreira

Deimos Engenharia

Especialista