基于 Koopman 算子与 $\ell_2/\ell_1$ 优化的远场最小燃料航天器交会
系统与控制
2020-09-30 v1 系统与控制
摘要
我们提出一种方法，用于计算推力矢量航天器的远场最小燃料交会问题的近似解。众所周知，使用线性化航天器交会方程可能无法给出足够准确的远场交会结果。特别地，当主动航天器与目标航天器之间的距离远大于目标航天器与行星重心之间的距离时，基于线性化的控制设计方法的精度可能大幅下降。本文中，我们使用一个非线性状态空间模型，其对应于比线性化模型更精确的动力学描述，但同时也带来了非线性控制设计的已知挑战。为克服这些挑战，我们利用基于 Koopman 算子的方法，将非线性航天器交会动力学提升至高维空间，在该空间上非线性动力学可由一个线性系统近似，该线性系统比原始非线性模型更适于控制设计。随后采用压缩感知中的迭代递归最小二乘（IRLS）算法基于提升线性系统求解最小燃料控制问题。通过数值仿真验证了所提基于 Koopman 算子方法的有效性。
引用
@article{arxiv.2009.13787,
title = {Far-Field Minimum-Fuel Spacecraft Rendezvous using Koopman Operator and $\ell_2/\ell_1$ Optimization},
author = {Vrushabh Zinage and Efstathios Bakolas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.13787},
year = {2020}
}