基于可达集理论的月地空间相对运动最优脉冲控制
最优化与控制
2025-07-30 v1
摘要
本文首次将当前最先进的 Koenig-D'Amico 可达集理论求解器应用于圆型限制性三体问题(CR3BP)中的月地空间混沌相对运动。两艘航天器(主航天器与从航天器)在 CR3BP 中的相对运动动力学被建模为线性时变(LTV)系统,从而使求解器能够给出最优脉冲控制机动方案。该方法在不同的 CR3BP 轨道与控制窗口下,对小幅与大幅重构均表现出鲁棒且精确的控制性能。通过模型预测控制(MPC)架构,该方法的性能得到进一步增强,可抑制所有来源的控制、导航与动力学误差。所提方法的性能通过单元测试、Monte Carlo 仿真以及与航天器相对运动基线模型的对比得到了验证。总体而言,本文展示了一种具有星载计算效率的最优控制方法,使分布式空间系统在月地空间中的安全、有效且高效运行成为可能。
引用
@article{arxiv.2507.21425,
title = {Optimal Impulsive Control of Cislunar Relative Motion using Reachable Set Theory},
author = {Matthew Hunter and Walter J. Manuel and Simone D'Amico},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.21425},
year = {2025}
}