Modellizzazione e controllo del beccheggio del razzo Falcon 9 in fase di atterraggio

Il presente lavoro analizza la stabilità e il controllo del beccheggio di un vettore aerospaziale durante la fase di atterraggio verticale. L’obiettivo principale è la progettazione di un sistema di controllo attivo capace di stabilizzare un assetto intrinsecamente instabile soggetto a forze aerodinamiche e propulsive variabili. L’analisi parte dalla derivazione di un modello dinamico non lineare nel piano verticale, successivamente linearizzato attorno a una traiettoria nominale di discesa. Lo studio del sistema in catena aperta, condotto tramite l’analisi dei poli e il criterio di Routh-Hurwitz, evidenzia una forte instabilità strutturale caratterizzata da poli nel semipiano destro del piano complesso. Per far fronte a tali criticità, è stata progettata un’architettura di controllo in cascata a doppio anello: l’anello interno è dedicato alla stabilizzazione dei poli instabili tramite l’allocazione di zeri opportuni, mentre l’anello esterno, progettato con tecniche di loop-shaping, garantisce la precisione a regime e la robustezza ai disturbi di bassa frequenza. La validazione del sistema di controllo è stata effettuata tramite simulazioni numeriche in ambiente MATLAB, verificando il rispetto delle specifiche su tempi di risposta, smorzamento e margini di stabilità richiesti per un appontaggio sicuro.