Modelagem, Simulação e Controle de um Vetor de Lançamento Orbital.

Abstract

Uma ferramenta para a análise da dinâmica de veículos e missões de lançamento foi desenvolvida e é aqui apresentada. Após passar em revista alguns dos principais fenômenos e algumas das principais estratégias associadas a veículos e missões de lançamento na literatura científica moderna, e após considerar algumas das ferramentas mais relevantes que tem surgido com objetivos similares, o BUSCAPE, como tem sido chamado, é desenvolvimento matematicamente são seus mínimos detalhes. O Buscapé inclui um abiente de mecânica do voo com seis graus de liberdade, baseado no modelo WSG84 da terra e no modelo COESA1976 da atmosfera até 1000km de altitude; inclui ventos e turbulência, e é capaz de representar uma ampla gama de veículos de missões de lançamento de múltiplos estágios. Modelos aerodinâmicos e propulsivos simplificados são integrados à computação de massa e inércia que são atualizadas a cada passo. Um sistema de controle de atitude baseado na vetoração do empuxo e em sistemas de controle por reação podem ser baseados em leis PID ou UIR. A quantidade e tipo de estágios, bocais, e propulsores do RCS é arbitrária. Parâmetros orbitais são introduzidos para analisar e desenhar missões de lançamento. A ferramenta é desenvolvida em C/C++, oferecendo assim boa eficiência. A missão VV01 da ESA/Arianespace completa e o lançador VEGA são modelados com rês graus de liberdade e simulados com seis graus de liberdade, tanto usando o controlador PID quanto o UIR, em diferentes configurações. O desempenho simulado do lançador é analisado e comparado com dados reais em todos os 100 min da missão. Os resultados simulados mostram boa concordância com os dados reais. As leis de controle são testas e comparadas em diferentes cenários atmosféricos, e uma otimização rudimentar é tentada. Sendo um trabalho em desenvolvimento, o BUSCAPE ainda carece de alguns recursos que se pretende introduzir no futuro próximo. No entanto, ele exibe um bom potencial.