Control de actitud de las E-sail mediante la modulación del voltaje de los tethers

Abstract

En esta memoria se abordará el tema de control de actitud de las velas solares eléctricas, un nuevo mecanismo de generación de empuje que usa los iones procedentes del plasma del viento solar y que permite, por tanto, eliminar la masa de propulsante necesaria para viajar por el Sistema Solar. Se comenzará realizando un estudio del estado actual de las velas solares eléctricas, sus posibles aplicaciones y sus ventajas respecto a sistemas cuyo fin es el mismo. Posteriormente, se introducirán aspectos básicos de la representación y la cinemática de la actitud, para luego, basándonos en la literatura de referencia presentar el modelo dinámico del que se ha hecho uso. Además, se reproducirán los resultados obtenidos aplicando la ley de control expuesta en [2] con el objetivo de comprender mejor el comportamiento de las velas solares eléctricas. Asimismo, se propondrá una nueva ley de control basada en el Control LQR con el objetivo de mejorar los resultados anteriormente comentados. Por ultimo, se analizarán los resultados obtenidos en varios casos en los que se han modificado distintos parámetros del sistema, para ver como se comporta la E-sail con la nueva ley de control propuesta.

This report will address the issue of attitude control of electric solar sails, a new oush generation mechanism that uses ions from solar wind plasma and therefore allows to eliminate the mass of propellant necessary to travel through the Solar System. A study of the current state of electric solar sails, their possible applications and their advantages over systems whose purpose is the same is realised in the first place. Subsequently, basic aspects of the representation and kinematics of attitude are introduced. Then, the dynamic model thata has been used and that has benn obtained from the reference literature is presented. In addition, the results obtained by applying the control law set out in [2] will be reproduced in order to better understand the behaviour of electric solar sails. Likewise, a new control law based on LQR Control will be proposed with the aim of improving the results mentioned above. Finally, the results obtained in several cases in which different parameters of the system have been modified will be analysed, to see how the E-sail behaves with the proposed new control law.