23 abril, 2018

Materia | Control de Actitud y de Órbita

Objetivo: Introducir al estudiante en los principales métodos utilizados para el diseño e implementación de un sistema de control de actitud y de orbitas de un satélite que le permita cumplir con las condiciones impuestas por la misión de manera de optimizar los recursos y las operaciones inherentes. Al finalizar el curso los estudiantes tendrán el conocimiento necesario para diseñar e implementar el sistema de control de actitud y de orbitas de un satélite pudiendo simular la dinámica de la actitud, la performance del sistema de control, entendiendo como predecir el movimiento de un satélite en su órbita y que acciones son necesarias para que el mismo se mantenga dentro de los parámetros especificados.

Contenidos Mínimos:

  • Astrodinámica: Orbitas Keplerianas. Perturbaciones Orbitales. Método Geométrico Aproximado. Método de la Variación de Parámetros. Ecuaciones de Gauss y Lagrange. Efectos Aerodinámicos, Magnéticos, Viento solar. Modelo del campo gravitatorio.
  • Orbita y sistemas de propulsión: Ventana de lanzamiento. Errores de inyección. Maniobras orbitales de adquisición. Maniobras para el mantenimiento de los parámetros orbitales.
  • Diseño de Orbitas. Tipos de Misiones Satelitales: Revisión de tipos de misiones: convencionales y segmentadas. El Proceso de Diseño Orbital. Áreas de Cobertura. Estaciones Terrestres. Interacciones. Determinación del impulso necesario para las maniobras de Corrección y Mantenimiento. Criterio de Selección de Orbitas de Transferencia y Geoestacionarias. Diseño de Constelaciones y Misiones Segmentadas.
  • Cinemática de la actitud: Matriz de rotación. Parametrización de la actitud (eje de rotación de Euler, cuaterniones, parámetros de Rodrigues, ángulos de Euler). Cinemática diferencial (derivada de la matriz de rotación, vector velocidad en términos de distintas parametrizaciones). Ternas más usuales (ECI, ECEF, Orbital, Body, Geomagnética).
  • Dinámica de actitud: Derivada de un vector en una terna rotante. Momento angular y energía cinética de un cuerpo rígido. Ejes principales. Ecuaciones de Euler. Movimiento de un cuerpo rígido de geometría axial sin torques aplicados. Estabilidad. Nutación de cuerpos rotantes.
  • Satélite en órbita circular: Ecuaciones y conceptos generales. Torques gravitatorios. Ecuaciones linealizadas. Análisis de estabilidad lineal de un satélite controlado pasivamente. Estabilización del satélite con amortiguamiento magnético. Estabilización por spin. Nutación de un cuerpo rígido. Maniobras para aumentar el spin. Amortiguador de Nutación.
  • Satélites estabilizados por intercambio de momento angular: Control utilizando ruedas de inercia. Modelo de ruedas de inercia. Diseño de controladores rápidos. Control magnético para reducción de momento angular. Control del eje de pitch y de los ejes de roll y yaw. Uso de control magnético y de sistemas de propulsión.
  • Sensores y Actuadores: Sensores de Tierra, de Sol, de estrellas. Giróscopos. Magnetómetros. Sistemas de Posicionamiento Global. Ruedas de inercia. Bobinas magnéticas. Sistemas propulsión. Estado del arte y prospectiva.