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Título: Estudo da dinâmica orbital em manobra de Rendezvous com aplicação de controlador LQR
Autor(es): Ferreira, Yasmin da Costa
Orientador(es): Silva, William Reis
Assunto: Satélites - órbitas
Órbitas
Veículos espaciais
Data de apresentação: 8-Dez-2020
Data de publicação: 2-Dez-2021
Referência: FERREIRA, Yasmin da Costa. Estudo da dinâmica orbital em manobra de Rendezvous com aplicação de controlador LQR. 2020. 99 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Aeroespacial)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Resumo: Esse trabalho tem como objetivo estudar a dinâmica orbital da manobra de Rendezvous, assim como a aplicação do controle para a execução da manobra. O objeto de estudo será a execução da manobra pelo veículo perseguidor, ATV (Veículo de Transferência Automatizado), até seu encontro com o veículo alvo, ISS (Estação Espacial Internacio- nal). O estudo teórico e modelagem matemática da dinâmica orbital do sistema foram realizados utilizando-se das equações de Hill-Clohessy-Wiltshire, baseadas no movimento relativo entre os veículos. A técnica de controle abordada foi a técnica de controle mul- tivariável aplicado ao sistema modelado em espaço de estados, utilizando o controlador LQR (Regulador Linear Quadrático). Ao realizar a modelagem matemática da manobra de Rendezvous, é feito o desacoplamento do movimento em dois subsistemas, RV-bar e H-bar, para facilitar a aplicação e análise do controle multivariável. São apresentados os resultados da aplicação do controlador LQR, em múltiplas configurações, aos sistemas em dois tipos de aproximação, aproximação por R-bar e por V-bar, da manobra de Rendez- vous. Por fim, é feita uma discussão sobre as vantagens de aliar métodos de controle ao conhecimento da dinâmica do movimento a ser controlado.
Abstract: This paper aims to study the orbital dynamics of the Rendezvous maneuver, as well as the control application to perform the maneuver. The object of study will be the exe- cution of the maneuver by the chaser vehicle, ATV (Automated Transfer Vehicle), until its encounter with the target vehicle, ISS (Internacional Space Station). The theoretical study and mathematical modeling of the system orbital dynamics were performed using Hill-Clohessy-Wiltshire equations, based on relative motion between vehicles. The control technique approach was the multivariable control technique applied to the State-Space modeled system, using the LQR (Linear Quadratic Regulator) controller. After performing the Rendezvous mathematical modeling, the movement is decoupled into two subsystems, RV-bar and H-bar, to facilitate the application and analysis of the multivariable control. The results of the application of the LQR controller, in multiple configurations, to sys- tems in two types of approach are presented, approach by R-bar and by V-bar, of the Rendezvous maneuver are presented and discussed. Lastly, the advantages of combin- ing control methods with the knowledge of the movement dynamics to be controlled are discussed.
Informações adicionais: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, 2020.
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