Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry Trajectories

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Moreira, António Miguel Peralta
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/13015
Resumo: Reentering the Earth’s atmosphere is one of the most difficult phases of any spaceship’s mission. During reentry, following an optimal trajectory in terms of minimal heating rate, dynamic pressure, and maximum deceleration is vital to the mission’s success. This dissertation proposes a novel design for a controller based on H8 control methods, with the goal of achieving optimal and robust control for a Reentry Lifting Vehicle. This dissertation begins by summarizing the theory and history behind the Shuttle Space Program, including the planning of its trajectories and descriptions of the Reentry Flight Dynamics Model. The analysis of the obtained reference trajectory will follow and the comparison of it to a real shuttle trajectory will be made. The design and configuration of the H8 controller comes after, beginning with the linearization of the obtained system in the previous step and ending with the recalculation of vehicle state variables after its application. The disturbance is then applied and the results of the actuation of the controller are displayed. The H8 controller for Reentry Lifting Vehicle proves itself to be a useful application presenting satisfying and significant results in this critical phase of flight.
id RCAP_e2bd88a015e5163ebc6a2831669bd1bc
oai_identifier_str oai:ubibliorum.ubi.pt:10400.6/13015
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry TrajectoriesControlo Ótimo e RobustoMétodo de Controlo H8Veículo de ReentradaDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia AeronáuticaReentering the Earth’s atmosphere is one of the most difficult phases of any spaceship’s mission. During reentry, following an optimal trajectory in terms of minimal heating rate, dynamic pressure, and maximum deceleration is vital to the mission’s success. This dissertation proposes a novel design for a controller based on H8 control methods, with the goal of achieving optimal and robust control for a Reentry Lifting Vehicle. This dissertation begins by summarizing the theory and history behind the Shuttle Space Program, including the planning of its trajectories and descriptions of the Reentry Flight Dynamics Model. The analysis of the obtained reference trajectory will follow and the comparison of it to a real shuttle trajectory will be made. The design and configuration of the H8 controller comes after, beginning with the linearization of the obtained system in the previous step and ending with the recalculation of vehicle state variables after its application. The disturbance is then applied and the results of the actuation of the controller are displayed. The H8 controller for Reentry Lifting Vehicle proves itself to be a useful application presenting satisfying and significant results in this critical phase of flight.A reentrada na atmosfera terrestre é uma das fases mais difíceis da missão de qualquer nave espacial. Durante a reentrada, seguir uma trajectória óptima em termos de taxa mínima de aquecimento, pressão dinâmica e maáxima desaceleração é vital para o sucesso da missão. Esta dissertação propõe o design de um controlador baseado em métodos de H8, com o objectivo de alcançar um controlo óptimo e robusto para um Veículo de Reentrada na atmosfera capaz de produzir sustentação. Esta dissertação começa com um resumo da teoria e história por detrás do Programa Espacial do Vaivém, incluindo o planeamento de trajectórias e descrições do Modelo de Dinâmica de Voo de Reentrada. A análise da trajectória de referência obtida seguir­se­á e será feita a sua comparação com uma trajectória real do vaivém. A concepção e configuração do controlador H8 virá depois, começando com a linearização do sistema obtida no passo anterior e terminando com o recálculo das variáveis de estado do veículo após a sua aplicação. A perturbação é então aplicada e os resultados do accionamento do controlador são exibidos. O controlador H8 para Veículo de Reentrada capaz de produzir Sustentação mostrou ser uma aplicação útil apresentando resultados satisfatórios e significativos nesta fase crítica de voo.Bousson, KouamanauBibliorumMoreira, António Miguel Peralta2023-02-20T09:25:13Z2022-03-292022-01-122022-03-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.6/13015TID:203225422enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-12-15T09:56:26Zoai:ubibliorum.ubi.pt:10400.6/13015Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T00:52:32.136724Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry Trajectories
title Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry Trajectories
spellingShingle Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry Trajectories
Moreira, António Miguel Peralta
Controlo Ótimo e Robusto
Método de Controlo H8
Veículo de Reentrada
Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Aeronáutica
title_short Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry Trajectories
title_full Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry Trajectories
title_fullStr Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry Trajectories
title_full_unstemmed Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry Trajectories
title_sort Optimal and Robust Control of Atmospheric Reentry Trajectories
author Moreira, António Miguel Peralta
author_facet Moreira, António Miguel Peralta
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Bousson, Kouamana
uBibliorum
dc.contributor.author.fl_str_mv Moreira, António Miguel Peralta
dc.subject.por.fl_str_mv Controlo Ótimo e Robusto
Método de Controlo H8
Veículo de Reentrada
Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Aeronáutica
topic Controlo Ótimo e Robusto
Método de Controlo H8
Veículo de Reentrada
Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Aeronáutica
description Reentering the Earth’s atmosphere is one of the most difficult phases of any spaceship’s mission. During reentry, following an optimal trajectory in terms of minimal heating rate, dynamic pressure, and maximum deceleration is vital to the mission’s success. This dissertation proposes a novel design for a controller based on H8 control methods, with the goal of achieving optimal and robust control for a Reentry Lifting Vehicle. This dissertation begins by summarizing the theory and history behind the Shuttle Space Program, including the planning of its trajectories and descriptions of the Reentry Flight Dynamics Model. The analysis of the obtained reference trajectory will follow and the comparison of it to a real shuttle trajectory will be made. The design and configuration of the H8 controller comes after, beginning with the linearization of the obtained system in the previous step and ending with the recalculation of vehicle state variables after its application. The disturbance is then applied and the results of the actuation of the controller are displayed. The H8 controller for Reentry Lifting Vehicle proves itself to be a useful application presenting satisfying and significant results in this critical phase of flight.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-03-29
2022-01-12
2022-03-29T00:00:00Z
2023-02-20T09:25:13Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10400.6/13015
TID:203225422
url http://hdl.handle.net/10400.6/13015
identifier_str_mv TID:203225422
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799136413533339648