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Lokomotions-Regelung eines mobilen Asteroiden-Scouts in Mikrogravitation

Kapp, Daniela (2018) Lokomotions-Regelung eines mobilen Asteroiden-Scouts in Mikrogravitation. Bachelor's, Technische Universität Ilmenau.

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Abstract

Gegenwärtig kommen bei Asteroidenexplorationen mithilfe kleiner Lander Hüpfmechanismen zur Fortbewegung über die Oberfläche zum Einsatz. Das DLR hat zur Erforschung den Lander MASCOT entwickelt. Dieser wird bisher nicht durch eine Regelung unterstützt, sondern springt mithilfe generierter Bewegungsabläufe über den Asteroiden. Das System ist damit sehr stör- und fehleranfällig. Durch den Einsatz eines Reglers sowie einer besseren Steuerung des gesamten Prozesses sollen diese Probleme in der Zukunft behoben werden. Der Lander soll sich nach einem Absprung so drehen, dass er mit der richtigen Seite nach unten aufkommt und eine Ruhelage einnimmt, um Messungen durchführen zu können. Ziel hierbei ist auch die deutliche Reduzierung der Folgesprünge. In dieser Arbeit werden ein validiertes Modell des Landers entwickelt und systembezogene Untersuchungen durchgeführt. Die Güte der Regelung wird unter Verwendung der objektorientierten Modellierungssprache Modelica untersucht und bewertet. In den Simulationen werden ein PD-Regler und ein trivialer Beobachter verwendet. Es erfolgt die Entwicklung einer Regelung mit verschiedenen Betriebsmodi sowie die Implementierung einer Bodenkontakterkennung. Mit einer Hysterese wird sichergestellt, dass die Regelung erst eingeschaltet wird, wenn der Lander in Richtung Oberfläche fliegt. Durch eine Referenzwinkeländerung vor und während des Auftreffens auf dem Boden gelingt es, dem System Energie zu entziehen. In einer Kombination mit dem gezielten Ein- und Ausschalten des Reglers führt dies zu einer starken Reduzierung von Folgesprüngen. Vereinzelt bleibt der Lander bereits nach dem ersten Auftreffen auf der richtigen Seite liegen. Unter Einsatz des entwickelten Regelungskonzepts werden die Einflüsse verschiedener Störungen untersucht und Lösungsansätze vorgestellt.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/120508/
Document Type:Thesis (Bachelor's)
Additional Information:Betreuer/Gutachter: Prof. Johann Reger, Dr. Roy Lichtenheldt
Title:Lokomotions-Regelung eines mobilen Asteroiden-Scouts in Mikrogravitation
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Kapp, DanielaSRUNSPECIFIED
Date:May 2018
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:79
Status:Published
Keywords:MASCOT, Attitude Control, Regelung, Asteroid, Comet, small Body, Lander, Hopper
Institution:Technische Universität Ilmenau
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Space
HGF - Program Themes:Communication and Navigation
DLR - Research area:Raumfahrt
DLR - Program:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Research theme (Project):R - Projekt Mascot (Rob.), R - Project Morex
Location: Oberpfaffenhofen
Institutes and Institutions:Institute of System Dynamics and Control > Space System Dynamics
Deposited By: Lichtenheldt, Roy
Deposited On:22 Jun 2018 16:16
Last Modified:22 Jun 2018 16:16

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