Modellazione, determinazione dell'assetto e controllo dei veicoli spaziali: Approccio basato sui quaternioni

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Titolo originale:

Spacecraft Modeling, Attitude Determination, and Control: Quaternion-Based Approach

Contenuto del libro:

Questo libro tratta tutti gli argomenti relativi al controllo dell'assetto del veicolo spaziale: il veicolo spaziale (comprese le misure di assetto, gli attuatori e le coppie di disturbo), la modellazione, la determinazione e la stima dell'assetto del veicolo spaziale e i controlli dell'assetto del veicolo spaziale. A differenza di altri libri che affrontano questi argomenti, questo libro si concentra sui metodi basati sui quaternioni per i loro numerosi meriti.

Il libro presenta un breve ma necessario background sulle rappresentazioni delle sequenze di rotazione e sui quadri di riferimento frequentemente utilizzati, che costituiscono la base della descrizione dell'assetto del veicolo spaziale. In seguito vengono discussi i fondamenti della determinazione dell'assetto utilizzando misure vettoriali, vari algoritmi di determinazione dell'assetto efficienti (compresi quelli sviluppati di recente) e gli strumenti e i metodi di misurazione vettoriale più diffusi. Con le misure di assetto disponibili, vengono presentati i progetti di controllo dell'assetto per il puntamento inerziale del punto e del nadir, in termini di coppie richieste che sono indipendenti dagli attuatori in uso.

Date le coppie di controllo richieste, alcuni attuatori non sono in grado di generare coppie di controllo precise; pertanto, vengono forniti metodi di progettazione del controllo dell'assetto del veicolo spaziale con coppie raggiungibili per questi attuatori (ad esempio, barre di coppia magnetiche e giroscopi di controllo del momento). Vengono forniti alcuni risultati rigorosi di controllabilità.

Il libro include anche il controllo dell'assetto in alcune manovre speciali, come il sollevamento orbitale, l'aggancio e il rendezvous, che normalmente non sono trattati in libri simili. Quasi tutti i metodi di progettazione si basano su approcci moderni al controllo a stati, come il controllo ottimale lineare quadratico, il controllo robusto con assegnazione dei poli, il controllo predittivo del modello e il controllo di programmazione del guadagno.

Vengono fornite applicazioni di questi metodi ai problemi di controllo dell'assetto dei veicoli spaziali. Sono previste appendici per i lettori che non hanno familiarità con questi argomenti.