Diseño de controladores de sistemas multivariables basados en técnicas de asignación de autoestructuras aplicados a vehículos espaciales rígido-flexibles

Resumen

El control de actitud y orientación de vehículos aeroespaciales (satélites) en el desarrollo de su órbita puede generar diversos problemas relacionados con el apuntamiento requerido. El sistema de control de actitud integrado a bordo de cualquier satélite tiene como objetivo fundamental la orientación de los mencionados vehículos. El problema de control de actitud se complica cuando el vehículo considerado es de carácter flexible. Bajo esta clasificación se encuentran aquellos satélites en los que cualquiera de los elementos adosados al cuerpo principal del vehículo se considera deformable bajo la acción de perturbaciones. El vehículo que se considera en esta tesis es un satélite de tipo rígido-flexible, en el que se considera que el cuerpo central del satélite es rígido y que dispone de elementos externos deformables, como son los paneles solares adosados al cuerpo principal. Con arreglo a esta configuración, cualquier maniobra de orientación del vehículo puede causar deformaciones en los elementos adosados al cuerpo central rígido. Así mismo, cualquier deformación de los paneles solares, motivado por cualquier perturbación externa, puede producir un desalineamiento del apuntamiento nominal requerido al subsistema de control de actitud. Estas consideraciones introducen los denominados modos del sistema. Aparecen dos grupos claramente identificados, como son los modos orbitales (alabeo, cabeceo y guiñada) y en segundo lugar los modos de deformación (modo de flexión y modo de torsión). Tanto los modos orbitales como los modos de deformación están altamente acoplados, con lo el sistema también se considera acoplado. La cuestión que se plantea con este tipo de problema y con el control de actitud de este tipo de vehículos está relacionada con el diseño de controladores que asuman este efecto y que lleguen a amortiguarlo con un grado de atenuación elevado. Este planteamiento lleva a sopesar las diferentes técnicas existentes en el ámbito de las disciplinas del Control Automático, para seleccionar aquella que mejor encaje con las pretensiones planteadas, es decir, obtener un grado de independencia elevado entre las deformaciones de los elementos externos y las maniobras de orientación del vehículo. Por tanto, el objetivo principal de esta tesis es el diseño de controladores por medio de técnicas de Asignación de Autoestructuras.