Estimação da trajetória ótima de um lançador movido a foguete de propelente sólido
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Data de Publicação: | 2021 |
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Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/25796 |
Resumo: | Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Aeroespacial, RS, 2021. |
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Estimação da trajetória ótima de um lançador movido a foguete de propelente sólidoOptimal trajectory estimation of a solid propellant rocket-powered launcherControle ótimoOtimização de trajetóriaDinâmicaVeículo lançador de satélitesProblema de valor de contorno em múltiplos pontosCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIALTrabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Aeroespacial, RS, 2021.In this work the optimal trajectory of orbital insertion of a Rocket-Powered Launcher is calculated, considering the discontinuities caused by the stage shifts, via the optimal control theory. First the translational dynamics of each stage is obtained. Then, the optimal control theory is developed, for problems with discontinuities and defined by various dynamics, using the calculus of variations. This theory transforms the problem of finding a control function u(t), which minimizes a performance index, in a Multipoint Boundary Value Problem. For nonlinear dynamics, as is the case, the solution of this problem can usually only be obtained through numerical methods. Due to the nature of the problem, two numerical methods had to be used, the Collocation Method, already implemented in the MATLAB platform, and the Multiple Shooting Method, the first is used due to its larger converge region and the second due to its ease of parallelization, which considerably reduces the time needed to a solution. The problem is then solved with the aid of the Continuation Method, which consists of gradually deforming the solution of a known simpler problem into the final and more complex problem desired. All the methods and algorithms used are presented and finally the optimal trajectory found is presented and discussed.Neste trabalho a trajetória ótima de inserção orbital de um Veículo Lançador de Satélites (VLS) propelido a foguete é calculada, considerando descontinuidades causadas pela troca de estágios, através da teoria de controle ótimo. Primeiramente a dinâmica de translação de cada estágio do VLS é obtida. Em seguida, a teoria de controle ótimo é desenvolvida, para problemas com descontinuidades e definidos por várias dinâmicas, utilizando o cálculo variacional. Essa teoria transforma o problema de encontrar uma função de controle u(t), que minimiza um índice de desempenho, em um Problema de Valor de Contorno em Múltiplos Pontos (PVCMP). Para dinâmicas não lineares, como é o caso, a solução deste problema geralmente só pode ser obtida através de métodos numéricos. Devido à natureza do problema, dois métodos numéricos precisaram ser utilizados, o método da colocação, já implementado na plataforma MATLAB, e o Método dos Múltiplos Tiros, o primeiro é utilizado devido à sua maior região de convergência e o segundo devido à sua fácil paralelização, que diminui consideravelmente o tempo necessário para uma solução. O problema é então resolvido com o auxílio do método da continuação, que consiste de deformar gradativamente a solução de um problema mais simples no problema final e mais complexo desejado. Todos os métodos e algoritmos utilizados são apresentados e, por fim, a trajetória ótima encontrada é apresentada e discutida.Universidade Federal de Santa MariaBrasilUFSMCentro de TecnologiaSilva, André Luís daPaglione, PedroSehnem, Róger Mateus2022-08-05T11:34:44Z2022-08-05T11:34:44Z2021-08-132021Trabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfSehnem, R. M. Estimação da trajetória ótima de um lançador movido a foguete de propelente sólido. 2021. 102 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeroespacial)- Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, 2021.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/25796ark:/26339/001300000h970porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-08-23T13:10:24Zoai:repositorio.ufsm.br:1/25796Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-08-23T13:10:24Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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