Controlador No Lineal de Predicción Modelada (MPC) de Adaptación Directa para Naves Espaciales Cerca de Asteroides
Autores: Tiwari, Madhur; Coyle, Eric; Prazenica, Richard J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Controlador No Lineal de Predicción Modelada (MPC) de Adaptación Directa para Naves Espaciales Cerca de Asteroides
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Controlador novedoso
Control adaptativo
Control predictivo basado en modelos
Trayectorias de naves espaciales
Asteroides
Perturbaciones desconocidas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, proponemos un controlador novedoso basado en una metodología de controlador adaptativo simple y control predictivo por modelo (MPC) para generar y seguir trayectorias de una nave espacial en las cercanías de asteroides. La formulación del control se basa en utilizar el control adaptativo como un controlador de retroalimentación y el MPC como un controlador de anticipación. Se asume que el modelo del sistema de la nave espacial, la forma del asteroide y la inercia son desconocidos, con la excepción de la masa total estimada y la velocidad angular del asteroide. El MPC se utiliza para generar trayectorias de anticipación e input de control utilizando solo la masa y la velocidad angular del asteroide combinadas con restricciones de evitación de obstáculos. Sin embargo, dado que el input de control del MPC se calcula utilizando solo un modelo aproximado del asteroide, no logra controlar la nave espacial en presencia de perturbaciones debido al irregular campo gravitacional del asteroide. Por lo tanto, proponemos un controlador adaptativo junto con el MPC para manejar perturbaciones desconocidas. Los resultados numéricos presentados en este trabajo muestran que el novedoso sistema de control es capaz de manejar perturbaciones desconocidas mientras genera y sigue trayectorias subóptimas mejor que el control adaptativo o el MPC por sí solos.
Descripción
En este trabajo, proponemos un controlador novedoso basado en una metodología de controlador adaptativo simple y control predictivo por modelo (MPC) para generar y seguir trayectorias de una nave espacial en las cercanías de asteroides. La formulación del control se basa en utilizar el control adaptativo como un controlador de retroalimentación y el MPC como un controlador de anticipación. Se asume que el modelo del sistema de la nave espacial, la forma del asteroide y la inercia son desconocidos, con la excepción de la masa total estimada y la velocidad angular del asteroide. El MPC se utiliza para generar trayectorias de anticipación e input de control utilizando solo la masa y la velocidad angular del asteroide combinadas con restricciones de evitación de obstáculos. Sin embargo, dado que el input de control del MPC se calcula utilizando solo un modelo aproximado del asteroide, no logra controlar la nave espacial en presencia de perturbaciones debido al irregular campo gravitacional del asteroide. Por lo tanto, proponemos un controlador adaptativo junto con el MPC para manejar perturbaciones desconocidas. Los resultados numéricos presentados en este trabajo muestran que el novedoso sistema de control es capaz de manejar perturbaciones desconocidas mientras genera y sigue trayectorias subóptimas mejor que el control adaptativo o el MPC por sí solos.