Navegando por Assunto "Reusable launch vehicle"

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Acesso aberto (Open Access)
Robust control for aerodynamic steering of a reusable launch vehicle: an LQG/LT approach with wind disturbance rejection
(Universidade Federal do Pará, 2025-10-10) AZONSIVO, Rufin; SERUFFO, Marcos Cesar da Rocha; http://lattes.cnpq.br/3794198610723464; https://orcid.org/0000-0002-8106-0560; SILVEIRA, Antonio da Silva; http://lattes.cnpq.br/1828468407562753; https://orcid.org/0000-0002-2698-2677; BARRA JÚNIOR, Walter; SOUZA, Francisco das Chagas de; FONSECA NETO, João Viana da; ABREU, José Alano Peres de; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608; http://lattes.cnpq.br/2405363087479257; http://lattes.cnpq.br/0029055473709795; http://lattes.cnpq.br/9074916269504037; xxx; https://orcid.org/0000-0003-4331-0052; https://orcid.org/0000-0003-4606-7510; https://orcid.org/0000-0001-5614-3754
Diante dos crescentes custos na exploração espacial, a indústria aeroespacial adotou a reutilização como solução transformadora. Uma mudança de paradigma iniciada pela SpaceX em 2015 e agora difundida globalmente. Essa inovação introduz complexidades multidisciplinares, especialmente no controle de boosters e primeiros estágios reutilizáveis durante a reentrada atmosférica e descida. Controle preciso de atitude e manobras aerodinâmicas são críticos para guiar esses componentes ao longo de trajetórias predeterminadas, garantindo desaceleração estável. Ao empregar sistemas de controle avançados e projetos aerodinâmicos, os veículos lançadores modernos alcançam recuperação e reuso, reduzindo drasticamente os custos das missões. Esta dissertação foca na dinâmica de atitude e explora uma solução Linear Quadratic Gaussian (LQG) para a descida aerodinâmica controlada de um veículo lançador reutilizável, utilizando o método Loop Transfer Recovery (LTR). Essa técnica baseia-se no fato de que o regulador linear quadrático (LQR) com realimentação de estados possui propriedades de robustez garantidas. O LQG, como a associação entre o LQR e o filtro de Kalman (KF), é testado em um modelo matemático desacoplado de um veículo lançador, baseado nos requisitos do demonstrador reutilizável CALLISTO (Cooperative Action Leading to Launcher Innovation in Stage Toss-back Operations) e na literatura existente. Ao usar LQG/LTR como uma associação de controle ótimo e estocástico, este trabalho propõe um controle robusto de posição por ação direta na atitude global do veículo (descrita por ângulos de Euler), investigando sua estabilidade e robustez para o projeto de controle da fase de descida aerodinâmica de um foguete reutilizável. A estrutura de controle é projetada para diferentes cenários, incluindo eventos em voo durante a descida controlada. Além disso, estratégias de correção, como trajetórias preditivas e ponderadas, são aplicadas para refinar os objetivos de desempenho iniciais.