Space Lander Descent Control System Design Considering Fuel Sloshing Under Microgravity
Space Lander Descent Control System Design Considering Fuel Sloshing Under Microgravity
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DOI：
10.1109/cdc51059.2022.9992643
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发表时间：
2022-12
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
Yuji Tanaka;Mitsuhisa Baba;M. Otsuki;K. Fujita;T. Himeno;T. Maeda;Masaki Takahashi
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Yuji Tanaka;Mitsuhisa Baba;M. Otsuki;K. Fujita;T. Himeno;T. Maeda;Masaki Takahashi
本研究提出了一种用于具有大量燃料的太空着陆器的下降控制系统，以保护着陆器在微重力物体上着陆时免于倾覆。由于晃动是下降过程中的一个主要问题，因此需要构建一个考虑晃动动力学的控制系统。我们推导出一个模型的着陆器考虑燃料动力学，确定燃料的最佳轨迹的指导，设计一个燃料状态估计器的导航，并设计一个跟踪控制器。所提出的方法的有效性进行评估，使用物理模拟器。所提出的方法实现了同时稳定的着陆器和燃料，并被证明是有效的，在防止倾覆。
This study proposes a descent control system for a space lander with a large amount of fuel, to protect the lander from overturning when landing on microgravity objects. As sloshing is a major problem during descent, it is desirable to construct a control system that considers the sloshing dynamics. We derive a model of the lander considering fuel dynamics, determine the fuel-optimal trajectory for guidance, design a fuel state estimator for navigation, and design a tracking controller. The effectiveness of the proposed method is evaluated using a physical simulator. The proposed method achieves simultaneous stabilization of the lander and fuel, and is shown to be effective in preventing overturning.