Modelagem e simulação de rendezvous e docking

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Narumi Seito
• Orientador(a): Ijar Milagre da Fonseca, Osamu Saotome
• Banca de defesa: Luiz Carlos Sandoval Góes, Maurício Nacib Pontuschka
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Mecânica Espacial e Controle
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this thesis strategies to solve the problem of the RVD/B (RendezVous and Docking/Berthing) orbital operations are studied. In a brief review of the literature, the strategies of approximation, the techniques for orbit and attitude synchronization, and the technique for the close proximity approximation are presented, all of them supported by two systems of differential equations for the translational and rotational motion of both spacecrafts. Two configurations are considered for the chaser: one when the robotic manipulator of the chaser is inert, and a second one when the robotic manipulator is in action. In the first configuration the Newtonian formulation is used to obtain the equations of Hill-Clohessy-Klein for the translational dynamics, while the attitude motion is determined by Eulers equations. These two systems of differential equations allow to guide the chaser up to the point for berthing the target. In the second configuration, the Lagrangian formulation for quasi-coordinates and generalized coordinates supplies the equations for the motion of the robotic manipulator when berthing the target. These latter equations and their numerical simulation of berthing the target are the original part of this thesis. The computational simulations of the dynamics are carried out by use of the software MatLab.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/06.03.14.07

Esta tese tem como objetivo apresentar uma solução para o problema de RVD/B (encontro e acoplamento/atracação) entre duas espaçonaves, perseguidora e alvo, em órbita. Depois de uma breve revisão da literatura para contextualizar este trabalho, apresentam-se as estratégias de aproximação, as técnicas de sincronização de órbita e atitude, e a técnica de aproximação de proximidade, sendo suportadas por dois sistemas de equações diferenciais para os movimentos translacional e rotacional das espaçonaves. Duas configurações são consideradas para a espaçonave robótica perseguidora: uma, quando o manipulador robótico, nela incorporado, estiver inerte, e a outra, quando o manipulador robótico estiver em ação. Na primeira configuração, a formulação newtoniana é usada para obter as equações da dinâmica de translação de Hill-Clohessy-Wiltshire, e o movimento de atitude é determinado pelas equações de Euler. Estes dois sistemas de equações obtidos acima permitem conduzir o perseguidor até o espaço de trabalho de atracação do alvo. Na segunda configuração, a formulação de Lagrange, para quase-coordenadas e para coordenadas generalizadas, fornece as equações do movimento do manipulador robótico para a atracação no alvo. No equacionamento e na simulação numérica das aberturas do manipulador robótico, reside a originalidade da tese. As simulações computacionais da dinâmica de ambas as configurações foram implementadas utilizando-se o pacote de software MatLab.