@PhDThesis{Santos:2015:DiMuOp,
author = "Santos, Willer Gomes dos",
title = "Discrete multiobjective optimization applied to the spacecraft
actuators command problem and tested in a hardware-in-the-loop
rendezvous simulator",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-02-26",
keywords = "actuators command, spacecraft control system, multiobjective
optimization, hardware-in-the-loop simulation, orbital rendezvous,
comando de atuadores, sistema de controle de sat{\'e}lites,
otimiza{\c{c}}{\~a}o multiobjetivo, simula{\c{c}}{\~a}o com
hardware na malha, encontro orbital.",
abstract = "The challenge of commanding efficiently and autonomously
spacecraft actuators hasmotivated the investigation of new
optimization techniques in order to extend the spacecrafts life
and to insure the fulfillment of all mission requirements. The
control problem of spacecraft using actuators with conflicting
characteristics has been explored in this thesis. Thus a novel
autonomous command strategy based on a discrete multiobjective
optimization approach has been proposed herein. This innovative
methodology, called Actuator Multiobjective Command Method (AMCM),
determines the best way to operate a given group of actuators
according to predefined specifications and online acquired inputs.
This function generates a set of feasible solutions and selects,
based on a decision making method, the best compromise solution
optimizing a group of objective functions simultaneously and
completely online. It is assumed the final approach rendezvous
scenario, due to its complexity, for testing the models. In
addition, the hardware-in-the-loop rendezvous and docking
simulator facility of the German Aerospace Center, called European
Proximity Operations Simulator (EPOS), has been used to test and
validate the proposed method. This facility uses two industrial
robots to physically simulate the complete translational and
rotational motion of two docking satellites. Furthermore, all
elements of the guidance, navigation, and control loop have been
developed and implemented accurately in a simulation framework and
tested, at EPOS, under real-time environment conditions using
rendezvous sensor-hardware. The developed software brings forward
effectiveness and robustness proving to be able to generate
reliable results in both non-real-time and real-time simulations.
RESUMO: O desafio de comandar eficientemente e autonomamente os
atuadores de um ve{\'{\i}}culo espacial tem motivado a
investiga{\c{c}}{\~a}o de novas t{\'e}cnicas de
otimiza{\c{c}}{\~a}o a fim de prolongar a vida {\'u}til do
ve{\'{\i}}culo e garantir o cumprimento de todos os requisitos
da miss{\~a}o. O problema de controle de espa{\c{c}}onaves
usando atuadores com caracter{\'{\i}}sticas conflitantes foi
explorado nesta tese. Assim, uma nova estrat{\'e}gia de comando
aut{\^o}noma, baseada em uma abordagem de otimiza{\c{c}}{\~a}o
multiobjectivo discreta, {\'e} proposta neste documento. Esta
inovadora metodologia, chamada aqui de M{\'e}todo de Comando
Multiobjetivo de Atuador (AMCM em ingl{\^e}s), determina o melhor
modo de operar um dado grupo de atuadores de acordo com
especifica{\c{c}}{\~o}es predefinidas e dados adquiridos em
tempo-real. Esta fun{\c{c}}{\~a}o gera um conjunto de
solu{\c{c}}{\~o}es vi{\'a}veis e seleciona, de acordo com um
m{\'e}todo de tomada de decis{\~a}o, a melhor
solu{\c{c}}{\~a}o compromisso otimizando, consequentemente, um
grupo de fun{\c{c}}{\~o}es objetivos simultaneamente. O
cen{\'a}rio de uma manobra de aproxima{\c{c}}{\~a}o final
{\'e} escolhido, devido a sua complexidade, para testar os
modelos. Ademais, o simulador de encontro e acoplamento com
hardware na malha do Centro Aeroespacial Alem{\~a}o, chamado de
Simulador Europeu de Opera{\c{c}}{\~o}es de Proximidade (EPOS em
ingl{\^e}s), foi utilizado para testar e validar os modelos
propostos. Este simulador utiliza dois rob{\^o}s industriais para
fisicamente simular o movimento translacional e rotacional
completo de dois sat{\'e}lites em opera{\c{c}}{\~a}o de
aproxima{\c{c}}{\~a}o e acoplamento. Al{\'e}m disso, todos os
elementos da malha de guiamento, navega{\c{c}}{\~a}o, e controle
foram desenvolvidos e implementados em um ambiente de
simula{\c{c}}{\~a}o e testados em tempo real no EPOS utilizando
sensores reais. O software desenvolvido apresenta efic{\'a}cia e
robustez provando ser capaz de gerar resultados confi{\'a}veis
tanto em simula{\c{c}}{\~o}es num{\'e}ricas quanto em
simula{\c{c}}{\~o}es em tempo real.",
committee = "Fonseca, Ijar Milagre (presidente) and Rocco, Evandro Marconi
(orientador) and Boge, Toralf (orientador) and Pilchowski,
Hans-Ulrich and Fenili, Andr{\'e} and Carvalho, Francisco das
Chagas",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Otimiza{\c{c}}{\~a}o multiobjetivo discreta aplicada ao problema
de comando de atuadores de sat{\'e}lite e testada em um simulador
de aproxima{\c{c}}{\~a}o com hardware na malha",
language = "en",
pages = "160",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3HRTNES",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3HRTNES",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "05 maio 2024"
}