Application of intelligent algorithms to aerospace problems

Resumen

La tesis titulada "Application of Intelligent Algorithms to Aerospace Problems" o "Aplicaciones de Algorítmos Inteligentes a Problemas Aeroespaciales" tiene por objeto presentar la investigación de Fernando Alonso Zotes durante su doctorado. Esta investigación ha consistido en la aplicación de algoritmos inteligentes a la resolución de problemas aeroespaciales, relacionados con el control de satélites en puntos de Lagrange, la optimización de lanzamientos, y la optimización de trayerctorias interplanetarias. Las misiones aeroespaciales requieren a menudo la optimización de problemas complejos, modelizados por medio de ecuaciones que normalmente carecen de solución analítica. La búsqueda de soluciones óptimas a los problemas complejos. A pesar de su alta capacidad de cálculo, los ordenadores modernos no pueden analizar todas la combinaciones posibles de los valores de entrada para encontrar la solución óptima a un problema complejo. Es necesario recurrir a técnicas de optimización inteligentes, basadas en métodos heurísticos que busquen la solución óptima según cierto patrón o algoritmo. La tesis doctoral trata de la aplicación de algoritmos inteligentes a distintas áreas de la ingeniería aeronáutica y aeropespaciao. El contenido de la tesis está basado en artículos publicados en revistas y congresos, a su vez basados en los estudios y análisis llevados a cabo durante el doctorado. Quedan cubiertas tres de las áreas más interesantes de la ingeniería aeroespacial: la optimización de sátiletes situados en los punto de Lagrange del sistema Tierra-Luna, utilizándose controladores P y PD, aconvencionales y obrrosos, con los que se compensan las desviaciones respecto a estos puntos de equilibrio inestable. En el diseño de lanzadores y de trayectorias de lanzamiento se tienen en cuenta multitud de factores, y en la tesis se muestra la implementación de algoritmos genéticos que varían de forma inteligente tales parámetros de diseño. Se han considerado parámetros relacionados con el combustible en cada fase, y con la caracterización de las maniobras de lanzamiento. Se han estudiado distintas misiones de lanzamiento: vertical, a órbita circular baja, y trayectoria hiperbólica de escape. Los resultados se han analizado y comparado con los de un lanzador real. Por último, en la tesis se detallan los estudios llevados a cabo para la optimización de trayectorias interplanetarias, con asistencias gravitacionales en varios planetas. Se han considerados misiones EMJ, EMS y EVVEJS con maniobras impulsivas, además de trayectorial al cinturón de Kuiper con maniobras continuas. Las optimizaciones mono-objetivo se han realizado mediante algoritmos genéwticos y PSO ("Particle Swarm Optimization" u optimización con ejambre de partículas). Las optimizaciones multi-objetivo se han realizado por medio de MOPSO ("Multi Objective Particle Swarm Optimizacion" u optimización multi-objetivo con enjambres de partículas); en todo caso, se han presentado además los "Pareto-front" o frentes Pareto de soluciones no dominadas. Los resultados se han discutido y comparado en la tesis.