用于动量抵消和零冲击接触的自由旋转卫星的模型预测控制
系统与控制
2025-12-11 v1 机器人学
系统与控制
摘要
在轨机器人学中， servicing 卫星与自由旋转目标卫星进行接触是完成大多数在轨服务(OOS)任务的关键。本文开发了一种非线性模型预测控制(MPC)框架，用于生成使 servicing 卫星实现与自由旋转目标卫星的零冲击接触的可行控制。该整体机动需要在 servicing 卫星的两个独立驱动模块之间进行协调：(1) 动量发生模块和(2) 操作模块。我们将MPC应用于控制这两个模块，显式建模它们之间的交叉动力学。我们证明了MPC控制器可以强制执行之前控制方法无法考虑的执行约束和状态约束。我们通过数值蒙特卡罗(MC)试验对MPC控制器的性能进行评估，模拟自由旋转目标卫星的零冲击接触场景，并将仿真结果与先前的控制方法进行比较。我们的仿真结果验证了MPC控制器在操作约束、移动接触位置以及观测和执行噪声下，维持自旋同步和零冲击接触的有效性。
引用
@article{arxiv.2512.09213,
title = {MPC for momentum counter-balanced and zero-impulse contact with a free-spinning satellite},
author = {Theofania Karampela and Rishie Seshadri and Florian Dörfler and Sarah H. Q. Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.09213},
year = {2025}
}
备注
21 pages, 4 figures, 5 tables, submission for AIAA SciTech 2026 conference