Aplicações de Controlo Preditivo baseado em Modelos para o Rendezvous Cooperativo de Satélites

• Autor(a) principal: Pereira, Pedro Maria Pina Assoreira Nunes
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/139628
• topic: MPC; Rendezvous; Controlo Cooperativo; Pelotão de Satélites; Serviço de Satélites em Órbita; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática

Numa missão espacial a manobra de rendezvous para satélites é uma das etapas mais importantes e difíceis de realizar, permitindo aproximar dois satélites em órbita para depois serem fisicamente acoplados ou para interagirem entre si. Esta dissertação aborda o problema de rendezvous num contexto cooperativo, apresentando dois problemas complementares, nomeadamente o pelotão de múltiplos satélites e o serviço de satélites em órbita, utilizando o Controlo Preditivo baseado em Modelos (MPC). Com as soluções propostas, estes cenários de formação espacial podem ser considerados como um sistema cooperativo composto por vários satélites com um objetivo comum, o que pode ter grandes vantagens em relação a outras abordagens. Para cada cenário, um diferente modelo dinâmico, problema de optimização e configuração do MPC é apresentado, incluindo restrições relevantes para lidar com limitações físicas, problemas de visibilidade e também para garantir uma trajetória livre de colisões de outros satélites ou obstáculos. No entanto, tal como é habitual para as manobras de rendezvous, considera-se apenas o movimento relativo entre os satélites, tanto translacional como rotacional. No cenário de pelotão, diferentes algoritmos distribuídos e topologias de rede são apresentados de maneira a interligar os diferentes agentes do sistema, isto tendo em consideração uma formação líder-seguidor, que são depois analisados em termos de convergência e unicidade da ação de controlo óptima. Já no cenário de serviço é considerado uma dinâmica não linear cooperativa que através da atitude relativa consegue determinar a orientação desejada do satélite seguidor. Os métodos propostos são validados com resultados de simulação, mostrando que todos os veículos apresentam desempenho fidedigno seguindo uma determinada trajetória ou objetivo numa formação, enquanto satisfazem todas as restrições consideradas.