Modelado, Simulación y Control de Satélites en los Puntos de Lagrange del Sistema Tierra - Luna

  1. M. Santos Peñas 1
  2. Alonso Zotes, Fernando
  1. 1 Universidad Complutense de Madrid
    info

    Universidad Complutense de Madrid

    Madrid, España

    ROR 02p0gd045

Revista:
Revista iberoamericana de automática e informática industrial ( RIAI )

ISSN: 1697-7920

Año de publicación: 2011

Volumen: 8

Número: 3

Páginas: 204-215

Tipo: Artículo

DOI: 10.1016/J.RIAI.2011.06.008 DIALNET GOOGLE SCHOLAR lock_openAcceso abierto editor

Otras publicaciones en: Revista iberoamericana de automática e informática industrial ( RIAI )

Objetivos de desarrollo sostenible

Resumen

In this work, a constellation of five satellites placed in the Lagrange points of the Earth-Moon system has been modelled, analyzed and controlled. Non-lineal effects such as the solar wind, the orbital eccentricity, etc. have been included in the model to make it more realistic. Conventional and fuzzy PIDlike controllers have been applied in order to maintain the satellites in the desired position despite the instabilities and drifts inherent in this system. The system has been developed using Modelica and simulated with Dymola; besides, several aerospace objects have been generated using this language. Both conventional and fuzzy controllers have provided good results.

€ Ver financiación

Información de financiación

impulsivo muy separado en el tiempo y de manera variable, a diferencia del control continuo del presente artículo. Relacionado con la materia de este artículo, Bengoa et al., (2004), aplican control LQG con propulsión continúa para lograr una posición estable en los puntos de Lagrange, y para mantener la posición relativa de varios satélites (formation flying). En (Stuchi, 2008) se realiza un análisis de los puntos de Lagrange en un sistema distinto del aquí considerado. Otros artículos igualmente interesantes son (Hamilton, 2001; Howell y Marchand, 2003a y 2003b, Scheeres y Vinh, 2000; Gurfil y Kasdin, 2001; Ming et al., 2004). Aunque estos y otros trabajos están relacionados con el control PID de satélites, los puntos de Lagrange y el análisis de la estabilidad en esas posiciones, en el presente artículo se utiliza -quizás por primera vez-el control continuo para todos los puntos de Lagrange del sistema Tierra-Luna, implementando además lógica borrosa en el controlador, toda vez que, también por primera vez, se utiliza el lenguaje Modelica y el software Dymola para una aplicación aeroespacial de este tipo.

Financiadores

Referencias bibliográficas

  • Alonso Zotes F., Santos M., 2010. Multi-criteria Genetic Optimisation of the Manoeuvres of a Two-Stage Launcher. Information Sciences, 180(6), 896–910.
  • Alonso Zotes, F., Santos M., 2008. Modelado y simulación con Modelica y Dymola de cinco satélites en los puntos de Lagrange del sistema tierra-luna. In: Actas XXIX Jornadas Automática, Tarragona, España.
  • Bate, R. R., Mueller D. D., White J. E., 1971. Fundamentals of Astrodynamics, Dover Publications.
  • Bengoa, G., Alonso, F., García, D., Graziano, M., Beech T., Ortega G., 2004. FAMOS-V2: Formation Flying and Rendezvous and Docking Tool for Exploration Mission in Circular and Elliptical Orbits. In: Proc. 2nd Int. Symp. on Formation Flying Missions and Technologies.
  • Bodley, C. S., Flanders H. A., 1986. Tethered satellite program control strategy. Proc. Int. Conference, Arlington, CA, Univelt, 295–299.
  • Doruk R. O., Kocaoglan E., 2008. Satellite attitude control by integrator back-stepping with internal stabilization. Aircraft Engineering & Aerospace Technology, 80(1), 3–10.
  • Drinkwater, M. R., Floberghagen, R., Haagmans, R., Muzi D., Popescu A., 2002. GOCE: ESA's First Earth Explorer Core Mission. Space Sciences Review, 108, 1–2, 419–432.
  • Elices, T., 1989. Introducción a la Dinámica Espacial. INTA.
  • Fahr, H. J., 2002. Global Energy Transfer from Pick-up Ions to Solar Wind Protons. Solar Physics, 208, 335–344.
  • Fahr, H. J., Chahshei I. V., 2002. On the thermodynamics of MHD waveheated solar wind protons, Astron. Astrophys., 395, 991–1000.
  • Garzón Florez, C.M., Florez A., 2006. Túneles gravitacionales. R. Colombiana de Física, 38(3), 1186–1189.
  • Gurfil, P., Kasdin N. J., 2001. Dynamics and Control of Spacecraft Formation Flying in Three-Body Trajectories. In: Guidance, Navigation, and Control Conf., Montreal, Canada, AIAA 01-4026.
  • Hamilton, N., 2001. Formation Flying Satellite Control Around the L2 Sun-Earth Libration Point. Master’s thesis, George Washington University, Washington D.C.
  • Hechler, M., 2009. Launch Windows for libration point missions. Acta Astronautica, 64, 139–151.
  • Howell, K. C., Marchand B. G., 2003a. Control Strategies for Formation Flight in the Vicinity of the Libration Points. In: Space Flight Mechanics Conference, AAS Paper 03-113.
  • Howell, K. C., Marchand B. G., 2003b. Design and Control of Formations near the Libration Points of the Sun-Earth/Moon Ephemeris System, Space Flight Mechanics Symposium, Maryland.
  • Kaula W. M., 1996. Theory of Satellite Geodesy, Blaisdell Publishing Company. Waltham, Massachusetts.
  • Mattsson, S. E., Elmqvist H., Otter M., 1998. Physical system modelling with Modelica. Control Engineering Practice, 6(4), 501–510.
  • Ming, X., Dancer, M. W., Balaskrishnan S. N., Pernicka H.J., 2004. Stationkeeping of an L2 libration point satellite with 0-D technique. In: Proc. of the American Control Conference, Boston Massachusetts.
  • Moreno V., Aeyels D., 2006. Minimización del Tiempo de Vuelo de Satélites Utilizando Programación Dinámica. RIAI, 3(3), 108–115.
  • Nagarajan, R. P., Yaacob, M. P., Zain, S., Soh Kay Hoh Z.M., Arshad A.S., 2008. PID and Adaptive Predictive Fuzzy Logic Controller for a micro-satellite. In: International Conference on Electronic Design.
  • Sánchez Peña, R. S. Alonso R. J., 2005. Control de vehículos espaciales. RIAI, 2(3), 6–24.
  • Scheeres, D. J., Vinh N. X., 2000. Dynamics and control of relative motion in an unstable orbit. In: Astrodynamics Specialist Conference, Denver, AIAA Paper 00-4135.
  • Stuchi, T.J., Yokoyama, T., Correa, A. A., Solórzano, R. H., Sánchez D. M., Winter S. M. G., Winter O. C., 2008. Dynamics of a spacecraft and normalization around Lagrangian points in the Neptune–Triton system. Science Direct, Advances in Space Research, 42, 1715–1722.
  • Sutton, P. Biblarz O., 2001. Rocket Propulsion Elements. 7th Ed. WileyInterscience, USA.
  • Tiller, M. M., 2001. Introduction to physical modeling with Modelica. Kluwer Academic Publishers, Springer.
Fuente de los datos: Dialnet