宇宙船ランデブーの衝動制御に対するハイブリッド動力学システムアプローチ（拡張版）

核心概念

宇宙船ランデブーの衝動制御におけるハイブリッド動力学システムアプローチの効果的な設計手法。

要約

この論文は、Hill-Clohessy-Wiltshireモデルを使用して、宇宙船ランデブーと近接操作における衝動制御のためのハイブリッド動力学システム手法を紹介しています。この研究では、外平面と内平面のダイナミクスを分離し、それぞれにフィードバック制御法を開発しました。これらの制御法は、サーボモーター飽和を考慮した特別に設計されたリャプノフ関数に基づいています。将来の研究では、最小インパルスビット要件や安全性制約などが取り上げられる予定です。

統計

リャプノフ関数V(ξz) = n2r2z + v2z
初期条件 [-60 0 1000 0]⊤

引用

"Hybrid Dynamical Systems: modeling, stability, and robustness." - R. Goebel, R. Sanfelice, A. Teel

抽出されたキーインサイト

A hybrid dynamical system approach to the impulsive control of spacecraft rendezvous (extended version)

by Alexandre Se... 場所 arxiv.org 03-07-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.03633.pdf

深掘り質問

他のアプローチ（例：MPC）と比較して、私たちのハイブリッド制御設計の性能はどうですか

この研究で提案されたハイブリッド制御設計は、他のアプローチ（例：MPC）と比較していくつかの利点を持っています。まず第一に、ハイブリッドシステム理論を使用することで安定性が確保され、計算が単純化されて効率が向上します。また、最小インパルスビットやサチュレーションなどの問題に対処することも可能です。さらに、各ダイナミクスごとに特別に設計されたリャプノフ関数を用いて制御法を構築することで、信頼性が高まります。これらの要素は宇宙船ランデブー操作などの任務において重要であり、本研究の方法はそのような複雑な状況でも優れた性能を発揮します。

この研究で提案された方法は、より複雑なランデブーシナリオ（複数の宇宙船ランデブー、偏心軌道、Halo軌道ランデブー）でどう機能しますか

この研究で提案された手法は、より複雑なランデブーシナリオ（複数の宇宙船ランデブー、偏心軌道、Halo軌道ランデブー）でも有効です。例えば、「形成飛行」（マルチプル・スペースクラフト・ランデブー）、円形ではない運動方程式（時間変動ダイナミクス）、Halo軌道ランデブー（非常に非線形ダイナミクス）などへの応用が考えられます。この手法は柔軟性があり，異種タイプや条件下でも適用可能です。

この研究から得られる知見は、将来の深い理解や新しい発見につながる可能性がありますか

この研究から得られる知見は将来的に深い理解や新しい発見へつながる可能性があります。特に宇宙船運用分野では自立型ガイダンスおよび制御技術への需要が高まっており，本研究で示唆されたアプローチや手法は今後さらなる探求や展開を促すかもしれません。また，異種タイプや条件下での制御課題への応用拡大も期待され，新たな知識や洞察を生み出す可能性もあります。