Modelado, determinación de la actitud y control de naves espaciales: Enfoque basado en cuaterniones

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Título original:

Spacecraft Modeling, Attitude Determination, and Control: Quaternion-Based Approach

Contenido del libro:

Este libro trata todos los temas relacionados con el control de la actitud de las naves espaciales: naves espaciales (incluyendo medidas de actitud, actuadores y pares perturbadores), modelado, determinación y estimación de la actitud de las naves espaciales y controles de actitud de las naves espaciales. A diferencia de otros libros que tratan estos temas, este libro se centra en métodos basados en cuaterniones debido a sus muchos méritos.

El libro presenta una breve pero necesaria base sobre representaciones de secuencias de rotación y marcos de referencia frecuentemente utilizados que forman la base de la descripción de la actitud de las naves espaciales. A continuación, se analizan los fundamentos de la determinación de la actitud mediante mediciones vectoriales, diversos algoritmos eficientes (incluidos los desarrollados muy recientemente) para la determinación de la actitud, y los instrumentos y métodos de las mediciones vectoriales más populares. Con las mediciones de actitud disponibles, se presentan diseños de control de actitud para apuntar al punto inercial y al nadir en términos de pares requeridos que son independientes de los actuadores en uso.

Dados los pares de control requeridos, algunos actuadores no son capaces de generar los pares de control precisos, por lo tanto, se proporcionan métodos de diseño de control de actitud de naves espaciales con pares alcanzables para estos actuadores (por ejemplo, barras de par magnéticas y giroscopios de momento de control). Se proporcionan algunos resultados rigurosos de controlabilidad.

El libro también incluye el control de actitud en algunas maniobras especiales, como la elevación orbital, el acoplamiento y el encuentro, que normalmente no se tratan en libros similares. Casi todos los métodos de diseño se basan en enfoques modernos de control espaciado por estados, como el control óptimo cuadrático lineal, el control robusto de asignación de polos, el control predictivo de modelos y el control de programación de ganancias.

Se proporcionan aplicaciones de estos métodos a problemas de control de actitud de naves espaciales. Se incluyen apéndices para los lectores que no estén familiarizados con estos temas.