%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/jeferson/2004/08.03.16.03
%2 sid.inpe.br/jeferson/2004/08.03.16.03.52
%T Transferências ótimas a baixo empuxo e potência limitada entre órbitas elípticas quaisquer
%J Optimal low thrust limited power transfers between arbitrary elliptic orbits.
%D 2004
%8 2004-05-27
%9 Tese (Doutorado em Mecânica Espacial e Controle)
%P 191
%A Carvalho, Francisco das Chagas,
%E Moraes, Rodolpho Vilhena de (presidente),
%E Fernandes, Sandro da Silva (orientador),
%E Prado, Antonio Fernando Bertachini Almeida (orientador),
%E Souza, Marcelo Lopes de Oliveira e,
%E Zanardi, Maria Cecilia França de Paula Santos,
%E Martins, Roberto Vieira,
%E Lopes, Roberto Vieira da Fonseca,
%E Faleiros, Antônio Cândido,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K órbita, órbitas circulares, órbitas elípticas, mecânica orbital, satélites artificiais, baixo empuxo, potência limitada, otimização de trajetória, princípio de máximo de Pontryagin, transformação canônica, orbits, circular orbits, orbital mechanics, artificial satellites, low thust, limited power, trajectory optimization, maximum principle of the pontryagin, canonical transformation.
%X Neste trabalho é apresentada uma análise do problema de transferências espaciais ótimas entre órbitas coplanares e coaxiais diretas, entre órbitas coplanares não coaxiais diretas e entre órbitas não-coplanares coaxiais diretas em campo central Newtoniano, realizadas através de sistemas propulsivos a baixo empuxo e potência limitada. O problema geral de transferências é inicialmente formulado como um problema de Mayer da teoria de controle ótimo com elementos cartesianos vetores posição e velocidade como variáveis de estado. Após a determinação da Hamiltoniana máxima que descreve as trajetórias extremas, pelo Princípio de Máximo de Pontryagin, elementos orbitais clássicos são introduzidos através de uma transformação canônica transformação de Mathieu definida a partir da solução geral do núcleo integrável da função Hamiltoniana. Os termos de curto período são eliminados da Hamiltoniana máxima através de uma transformação canônica infinitesimal construída através do método de Hori. A Hamiltoniana máxima média que descreve as trajetórias extremais associadas às manobras de longa duração para as transferências simples acima citadas possui uma forma quadrática nas variáveis adjuntas que possibilita a resolução das equações canônicas. Para as manobras de longa duração, é investigada a existência de pontos conjugados através da condição de Jacobi e são construídas as curvas de isoconsumo referentes a uma manobra de duração especificada. ABSTRACT: The problem of low thrust limited power propulsion maneuvers in a central gravity field is analyzed in this work. The problem of optimal direct transfer between coplanar coaxial orbits, direct transfer between coplanar non-coaxial orbits and direct transfer between non-coplanar coaxial orbits are treated. The general problem of transfers is formulated initially as a Mayer problem of the theory of optimal control, in which Cartesian elements position and velocity vectors are taken as state variables. After the determination of the maximum Hamiltonian that describes the extremals trajectories, through the Maximum Pontryagin Principle, classical orbital elements are introduced through a canonical transformation - Mathieu transformation- defined from the general solution of the kernel integrable of the Hamiltonian function. The terms of short period are eliminated from the maximum Hamiltonian through an infinitesimal canonical transformation constructed with the Horis method. The "mean" maximum Hamiltonian that describes the extremal trajectories associated with the maneuvers of long duration for the simple transfers mentioned has a quadratic form in the adjoint variables that facilitates the resolution of the canonical equations. For the maneuvers of long duration, the existence of conjugate points through the Jacobi conditions is investigated and the curves of equal propellant consumption with respect to a maneuver of specified duration are constructed.
%@language pt
%3 publicacao.pdf