Planification de manoeuvres à poussée forte vs à poussée faible pour le maintien à poste de satellites géostationnaires

par Damiana Losa

Thèse de doctorat en Informatique, Temps réel, Robotique, Automatique. Mécanique spaciale et automatique

Sous la direction de Jean-Paul Marmorat et de Marco Lovera.

Soutenue en 2007

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est de comprendre quel est l'impact de la technologie à poussée faible lors de l'analyse de faisabilité de la phase de maintien à poste de satellites géostationnaires. Nous étudions en particulier l'impact de l'utilisation des systèmes de propulsion à poussée faible sur la planification de manoeuvres et sur la boucle entière de maintien à poste géostationnaire. L'étude consiste à déduire si la planification de manoeuvres à poussée faible est compétitive au regard des stratégies classiques de planification couramment employées pour des manoeuvres à poussée forte. Généralement, les stratégies classiques à long terme pour le maintien à poste sont déduites de modèles de propagation d'orbite simplifiés (en fonctions des paramètres orbitaux moyennés) par la conjonction des trois facteurs suivants : la forte poussée des propulseurs, la dimension de la fenêtre de maintien à poste pas très contraignante ainsi que la possibilité d'exécuter des manoeuvres à basse fréquence. Dans le cadre de cette thèse, compte tenu du faible niveau des poussées et des contraintes strictes en position (fenêtres de maintien à poste petites), nous considérons comme plus appropriés l'hypothèse d'une plus haute fréquence de manoeuvres et l'utilisation d'un modèle de propagation d'orbite en fonction de paramètres osculateurs. Pour la planification de manoeuvres, nous proposons une solution par approche directe : le problème de maintien à poste en tant que problème de contrôle optimal est discrétisé et traduit en un problème d'optimisation paramétrique. Deux techniques différentes d'optimisation sont proposées : l'optimisation sous contraintes à horizon fixe et celle à horizon glissant.

  • Titre traduit

    High vs low thrust station keeping maneuver planning for geostationary satellites


  • Résumé

    The goal of this thesis is to understand what is the impact of the low thrust propulsion technology on the station keeping phase feasibility analysis performed during the design of a geostationary mission. In particular we study the impact that the low thrust propulsion systems have on the station keeping maneuver planning and on the realization of the whole station keeping control loop. The goal is to deduce whether the maneuver planning related with this technology is competitive with respect to the more classical one based on high thrust level. Usually the well known long term strategies for the SK maneuver are deduced from simplified propagation orbit models (in function of mean orbital elements) mainly because the following three conditions are met: high thrust level propulsions, SK dead band box sizes not very stringent and the possibility to execute low frequency maneuvers. In the framework of this dissertation, given the low thrust level propulsion and increasingly stringent dead band requirements, we think it is more appropriate to make the hypothesis of a much higher maneuver execution frequency in order to achieve a finer control of the GEO satellite position and to use an orbit propagation model described by the motion equations in terms of osculating elements. For the maneuver planning we propose a solution based on a direct approach considered as the transcription in terms of parameter optimization problem of the constrained optimal control problem associated to the planning task. Two optimization techniques have been considered: the fixed horizon optimization under constraints and the receding horizon one.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (288 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 80 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : EMS T-CMA-065
  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : EMP 153.767 CCL.TH.1195
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