Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Study and Industrialization of Computational Methods for Orbital Maneuvers
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Mathematics (Dept.), Optimization and Systems Theory.
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The use of electric propulsion is a watershed in the space field. Indeed, due to its eÿciency in term of mass consumption, the actors of the space industries see in this piece of technology a means to manufacture lighter satellites and to launch them at lower cost. To face with this new market, industries need to develop new tools to handle these satellites and their missions. This report will elaborate on the methods used to compute maneuvers for all-electric spacecraft.

One of the main phases during satellite operations is maneuvering to ensure on the one hand a correct configuration to achieve the mission and on the other hand the integrity of the satellite. The present work is focused on the computation of the orbital maneuvers during the early phase of the mission: orbit raising. Due to the characteristics of electric propulsion, an overall approach provided by the application of the optimal control theory is required to compute these maneuvers performed by low-thrust engines. This report will develop the use of an indirect method based on the Pontryagin minimum principle. Two types of problems related to the constraints during the space missions are presented. Because electric maneuvers are longer than chemical maneuvers, it is usually necessary to seek to minimize the duration of a maneuver. The second interesting performance is the remaining propellant mass to achieve the mission: therefore, the minimization of the mass consumption during the maneuver is the second performance considered in the report.

During the internship, a JAVA implementation of the resolution of these two problems has been done. The report will present the preliminary results as well as the encountered difficulties and some possible solutions.

Abstract [sv]

Användningen av elektrisk framdrivning är en avgörande aspekt i rymdsektorn. På grund av sin effektivitet i termer av masskonsumtion, ser rymdindustrin detta som ett sätt att tillverka lättare satelliter och reducera kostnaden av satellituppskjutningar. För att klara av denna nya marknad behöver de utveckla nya verktyg för dessa eldrivna satelliter. Denna rapport kommer att behandla metoder för att beräkna manövrar för elektriskt framdrivna rymdfarkoster.

En av de viktigaste faserna under satellitverksamheten är manövrering för att säkerställa å ena sidan en korrekt konfiguration för att uppfylla uppdraget och å andra sidan satellitens integritet. Det nuvarande arbetet är inriktat på beräkningen av manövrar under den tidiga fasen av uppdraget när satelliten placeras i sin omloppsbana efter uppskjutningen. Beroende på egenskaperna för elektrisk framdrivning måste man använda en helhetssyn för att beräkna dessa manövrer som utförs av jonmotorer med låg drivkraft, denna tillhandahålls genom optimal styrteori. Detta examensarbete kommer att utveckla en indirekt metod som bygger på Pontryagins minimumprincip. Två typer av problem betraktas för att ta hänsyn till begränsningarna på rymduppdraget. Eftersom elektriska manövrar är längre än kemiska manövrar är det oftast nödvändigt att försöka minimera manöverns varaktighet. Ett annat intressant mål är att spara på drivmedelsmassan för uppdraget. Därför minimeras masskonsumtion under manövern i det andra problemet i rapporten.

Under praktiken har en Java-baserade implementering av resolutionen av dessa två problem gjorts. Rapporten presenterar också de preliminära resultaten samt svårigheter och några föreslagna lösningar.

Place, publisher, year, edition, pages
2016.
Series
TRITA-MAT-E, 2016:05
National Category
Mathematics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-181316OAI: oai:DiVA.org:kth-181316DiVA: diva2:902524
External cooperation
ISAE and Thales Services, France
Subject / course
Systems Engineering
Educational program
Master of Science in Engineering - Vehicle Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-02-11 Created: 2016-01-30 Last updated: 2016-02-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1716 kB)173 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 1716 kBChecksum SHA-512
bb7c7e10dd0cc706fd4448d92e174fc21a92d67723c9ca2913e57267e02f0afffb3c4b783dcd2421e5c9587a614ca2a58e278c586373d0857070ccdea0fe2b14
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Optimization and Systems Theory
Mathematics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 173 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 335 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf