Control de Posición Constrainada de Maniobras de Proximidad para el Seguimiento y Observación de Objetivos No Cooperativos con Aceleración Desconocida
Autores: Zheng, Mingyue; Zhang, Yulin; Wang, Xun; Fan, Li
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control de Posición Constrainada de Maniobras de Proximidad para el Seguimiento y Observación de Objetivos No Cooperativos con Aceleración Desconocida
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propuesto
Esquema de control de pose
Maniobras de proximidad
Objetivos no cooperativos
Aceleración desconocida
Observador de estado extendido en tiempo finito
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un esquema de control de pose para maniobras de proximidad para el seguimiento y la observación de objetivos no cooperativos con aceleración desconocida, lo cual es un requisito importante para las operaciones en órbita en el espacio. Principalmente consiste en un observador de estado extendido en tiempo finito y procedimientos de procesamiento de restricciones. En primer lugar, se establecen modelos de cinemática y dinámica acoplados a la pose relativa con perturbaciones integradas desconocidas, basados en representaciones de cuaterniones duales. Luego, se diseña un observador de estado extendido en tiempo finito utilizando el algoritmo de super-twisting para estimar las perturbaciones integradas. Se construyen modelos de campo de visión de observación y modelos de restricciones de pose para evitar colisiones, para garantizar que la nave espacial de servicio observe continuamente y de manera segura el objetivo durante la maniobra de proximidad. Además, los modelos de restricción se incorporan en el diseño de una función potencial artificial con un mínimo único. Después de eso, se propone una ley de control de seguimiento de pose con restricciones tipo proporcional-derivativa basada en las perturbaciones estimadas y el gradiente de la función potencial artificial. Finalmente, se verifica la efectividad del esquema de control a través de simulaciones numéricas.
Descripción
Este documento propone un esquema de control de pose para maniobras de proximidad para el seguimiento y la observación de objetivos no cooperativos con aceleración desconocida, lo cual es un requisito importante para las operaciones en órbita en el espacio. Principalmente consiste en un observador de estado extendido en tiempo finito y procedimientos de procesamiento de restricciones. En primer lugar, se establecen modelos de cinemática y dinámica acoplados a la pose relativa con perturbaciones integradas desconocidas, basados en representaciones de cuaterniones duales. Luego, se diseña un observador de estado extendido en tiempo finito utilizando el algoritmo de super-twisting para estimar las perturbaciones integradas. Se construyen modelos de campo de visión de observación y modelos de restricciones de pose para evitar colisiones, para garantizar que la nave espacial de servicio observe continuamente y de manera segura el objetivo durante la maniobra de proximidad. Además, los modelos de restricción se incorporan en el diseño de una función potencial artificial con un mínimo único. Después de eso, se propone una ley de control de seguimiento de pose con restricciones tipo proporcional-derivativa basada en las perturbaciones estimadas y el gradiente de la función potencial artificial. Finalmente, se verifica la efectividad del esquema de control a través de simulaciones numéricas.