The growing development of the space sector has been driving new technologies and innovative
methods. One of these methods, the orbital rendezvous, has been around since the 1960s and
consists of bringing together two spacecrafts, one of them is passive, named "target", and the
other is active, called the "chaser". This second spacecraft, in turn, performs maneuvers with
the aid of thrusters in order to reduce the relative distance between the two vehicles until it
is approximately zero. Initially, this process was done manually, however, today technology has
progressed such that the process can be completely autonomous. At the beginning of the
automation of this space maneuver, the concern would only be to complete the mission,
however, it has progressed towards improving this automation process taking into account
propellant consumption and the amount of time spent to perform it. Thus, the present
dissertation aims to develop and implement a robust controller, based on a Lyapunov’s
approach, to show its performance, robustness, and effectiveness in an orbital rendezvous
mission. By using a linear dynamic system, where the orbital eccentricity of the target is
assumed to be a system uncertainty, the nonlinear controller can create a smooth trajectory
so that the chaser approaches the target. The results show that this nonlinear controller can
find the solution to the problem of rendezvous for short relative distances and low relative
speeds as well as for large, always generating smooth paths without overshooting the target. It
was also found that even by disturbing the system with uncertainty, the controller can generate
a robust trajectory with great results. This type of controller for rendezvous missions, besides
being robust and effective, as demonstrated in the obtained results, can generate excellent
results for rendezvous between non-circular non-coplanar orbits.O crescente desenvolvimento do setor espacial tem vindo a impulsionar novas tecnologias e
métodos inovadores. Um destes métodos, o rendezvous orbital, está presente desde a década
de 60, e consiste em aproximar dois veículos espaciais, um deles passivo denominado de
“target” e o outro ativo denominado de “chaser”. Este segundo, por sua vez, executa manobras
com o auxílio de propulsores de modo a reduzir a distância relativa entre os dois veículos até
que esta seja aproximadamente nula. Inicialmente, este processo era feito manualmente, no
entanto, atualmente, a tecnologia progrediu de tal forma que o processo consegue ser
completamente autónomo. No início da automação desta manobra espacial, a preocupação
seria apenas completar a missão, contudo esta progrediu no sentido de melhorar este processo
de automação tendo em conta o consumo de propelente e a quantidade de tempo gasto. Desta
forma, a presente dissertação tem como objetivo desenvolver e implementar um controlador
robusto, baseado numa metodologia de Lyapunov, de modo a mostrar a sua performance,
robustez e eficácia numa missão de rendezvous orbital. Ao utilizar um sistema linear dinâmico
em que a excentricidade da órbita do “target” se assume como uma incerteza do sistema, o
controlador não-linear consegue criar uma trajetória suave, para que o “chaser” se aproxime
do “target”. Os resultados obtidos demonstram que este controlador consegue encontrar a
solução para o problema de rendezvous tanto para pequenas distâncias e velocidades relativas
assim como para grandes, gerando sempre trajetórias suaves sem ultrapassar o “target”.
Verifica-se também que, mesmo perturbando o sistema com a incerteza, o controlador
consegue gerar uma trajetória robusta com ótimos resultados. Este tipo de controlador para
missões de rendezvous, para além de ser robusto e eficaz, como demonstrado nos resultados
obtidos, consegue gerar ótimos resultados para rendezvous entre órbitas não-coplanares nãocirculares
