Control super-twisting de orden 3 para la actitud de un lanzador espacial en fase atmosférica

• Autores: Zumarraga, Augusto José; Martiarena, Juan Francisco; Puleston, Pablo Federico
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: documento de conferencia
• Materia: Ingeniería Aeronáutica; lanzador espacial; control de actitud; control super-twisting generalizado
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

En fase atmosférica la trayectoria de un lanzador espacial se programa para minimizar la resistencia atmosférica, lo cual implica mantener ángulos de incidencia nulos respecto del aire. Para adquirir una trayectoria de este tipo se requiere al menos una maniobra de cabeceo luego del despegue. En algunos casos se requieren además maniobras especiales (de tipo “dogleg”) en función de la inclinación orbital a alcanzar y la ubicación del sitio de lanzamiento. Todos estos requerimientos plantean la necesidad de contar con un control de actitud. El problema es altamente desafiante por cuanto la dinámica de un lanzador cambia significativamente a lo largo de la fase atmosférica, la cual se desarrolla en tiempos del orden de dos minutos. Debe considerarse que se parte de una condición con baja velocidad y gran masa, y en un período relativamente breve se pasa a un vuelo supersónico consumiendo buena parte de la masa inicial. Históricamente esto ha sido abordado mediante controles lineales con ganancias variables (gain scheduling), dado que no es viable sintetizar un control lineal de ganancias fijas lo suficientemente robusto para manejar estas variaciones. Pero los efectos aerodinámicos durante el vuelo son difíciles de estimar, con lo cual dicho ajuste no podrá ser muy preciso. En este trabajo se propone un control super-twisting de tercer orden para la actitud, ajustado unicamente con las estimaciones de parámetros másicos, asumiendo la aerodinámica como un término de incertidumbre dinámica. Luego se plantea la implementación de dicho control y se muestra su efectividad mediante una simulación de vuelo.
Facultad de Ingeniería