离心空间中周期轨道跟踪：一种有限时域方法
系统与控制
2025-07-29 v1 系统与控制
摘要
本文提出了一种用于维持 spacecraft 位于月球引力势中特定轨道族中的非线性模型预测控制 (NMPC) 框架。与跟踪预定义参考轨道的传统方法不同，本方法设计一种最优轨迹，使 spacecraft 保持在轨道族中，无需依赖初始参考。循环受限三体问题 (CR3BP) 用于建模系统动力学。首先，使用伪弧长延续 (PAC) 方法计算每个轨道族的成员。随后，对每个成员的状态进行参数化：一个定义轨道，另一个指定其沿轨道的位置。将这些计算得到的状态拟合到多变量多项式回归 (MPR) 模型中。发展出一种 NMPC 框架，用于生成最优参考轨迹并计算相应的速度脉冲，用于轨道跟踪。该控制系统集成了一个扩展卡尔曼滤波器 (EKF) 观测器，用于估计 spacecraft 的相对状态。对 Lyapunov、halo 和接近矩形 halo 轨道（位于 L1 和 L2 附近）进行数值仿真。结果表明，该方法在燃料消耗上显著优于传统跟踪方法。
关键词
引用
@article{arxiv.2507.19928,
title = {Periodic orbit tracking in cislunar space: A finite-horizon approach},
author = {Mohammed Atallah and Simone Servadio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.19928},
year = {2025}
}
备注
2025 AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference