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Dinamica e controllo di satelliti in formazione

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Capitolo 1 - Introduzione 5 Ne risulterà un triangolo equilatero, il cui centro sarà ad 1 AU (Astronomical Unit) dal corpo centrale attraente ed i cui lati avranno una lunghezza pari a cinque milioni di chilometri. Inoltre, la sua rotazione sarà di aiuto per l'esatta localizzazione delle sorgenti massive. 1.3 Organizzazione del lavoro Il lavoro è stato articolato in una fase iniziale di modellizzazione (capitoli 2 e 3), una di confronto e verifica dei sistemi dinamici linearizzati (capitolo 4) e, infine, nel progetto di un regolatore per la manovra di formation-keeping (capitolo 5). Segue una descrizione più dettagliata dei contenuti dei singoli capitoli. Nel capitolo 2 sono riportati i concetti fondamentali per il volo in formazione di satelliti. A partire dalla sua definizione, è stata stabilita una terminologia di riferimento e si sono individuate possibili geometrie di moto relativo. Il problema del controllo orbitale, inoltre, è stato suddiviso in formation-keeping e formation-maneuvering e si sono fornite tre diverse strategie per la sua impostazione. Nel capitolo 3 sono presentati alcuni richiami di dinamica orbitale. In ambito non lineare è stato introdotto sia il problema Kepleriano che quello perturbato. Successivamente si è passati alla modellazione del reale campo gravitazionale terrestre, fornendo anche un'interpretazione geometrica dell'armonica zonale di secondo ordine, legata allo schiacciamento polare terrestre o flattening. I suoi effetti sono stati quindi confrontati con quelli dei principali disturbi presenti su un'orbita bassa. Dalla linearizzazione dell'equazione differenziale vettoriale associata al metodo di Encke [4, 5, 6] sono stati unificati i modelli di Eulero-Hill [9] e Schweighart [18]. Per essi sono riportate dimostrazioni, soluzioni e vincoli da imporre sullo stato iniziale per ottenere una deriva ed un offset tangenziali nulli. Nel capitolo 4 sono state validate numericamente equazioni di Schweighart [18], riproducendo quanto fatto in [18]. Per ogni caso trattato, l'integrazione al passo dell'equazione delle perturbazioni ha consentito il calcolo dell'errore nelle tre direzioni del sistema orbitale del riferimento. I risultati ottenuti sono stati quindi confrontati con gli analoghi del sistema di Hill. Ciò è stato fatto sia per il moto assoluto che per quello relativo del cluster. In quest'ultimo caso, inoltre, si è reso necessario uno studio preliminare dello stato iniziale relativo che, in ambito non lineare, avesse gli stessi effetti di quello imposto sulle equazioni linearizzate. Nel capitolo 5 è stato affrontato il problema del formation-keeping: una projected circular orbit viene mantenuta tramite un linear-quadratic regulator (LQR) con retroazione dell'errore sullo stato. Tale procedimento ricalca quello seguito in [23] da Sparks. Importanti differenze sono però costituite dal modello dinamico utilizzato, di Schweighart anziché di Hill, e dal tipo di azione propulsiva ipotizzata, continua anziché impulsiva. Inoltre, l'applicazione del controllo al sistema linearizzato ha consentito una stima della legge di spinta e dei consumi giornaliero ed annuale. È anche discussa l'integrazione delle equazioni delle perturbazioni a catena chiusa, con particolare riguardo alla scelta delle condizioni iniziali. Un secondo regolatore è progettato con la tecnica dell'inseguimento della variazione del riferimento.
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Dinamica e controllo di satelliti in formazione

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Informazioni tesi

  Autore: Riccardo Ricelli
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2002-03
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aerospaziale
  Relatore: Guido De Matteis
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 107

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Parole chiave

controllo orbitale
formation flying
meccanica del volo spaziale
osservazione della terra
rendez-vous
spacecraft
volo in formazione
satelliti artificiali

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