Spacecraft Rate Damping with Predictive Control Using Magnetic Actuators Only
Spacecraft Rate Damping with Predictive Control Using Magnetic Actuators Only
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仅使用磁致动器进行航天器速率阻尼和预测控制
DOI：
10.1007/978-3-642-01094-1_41
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发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
F. Allgöwer
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
C. Böhm;M. Merk;W. Fichter;F. Allgöwer
提出了一种用于低轨卫星初始捕获阶段速率衰减控制的非线性模型预测控制方法。唯一可用的致动器是磁线圈，它在卫星上施加控制力矩，与地球磁场相互作用。在初始捕获阶段，必须处理大旋转和高角速率，因此必须处理强非线性。所提出的NMPC方法在满足对磁致动器的约束条件下，有效地降低了卫星的动能，保证了闭环系统的稳定性。此外，由于对未来轨迹的预测，磁力航天器控制中众所周知的可控性限制的负面影响被最小化。仿真实例表明，与经典的P-控制器相比，所获得的闭环系统性能得到了改善。
A nonlinear model predictive control (NMPC) approach for rate damping control of a low Earth orbit satellite in the initial acquisition phase is proposed. The only available actuators are magnetic coils which impose control torques on the satellite in interaction with the Earth’s magnetic field. In the initial acquisition phase large rotations and high angular rates, and therefore strong nonlinearities must be dealt with. The proposed NMPC method, which is shown to guarantee closed-loop stability, efficiently reduces the kinetic energy of the satellite while satisfying the constraints on the magnetic actuators. Furthermore, due to the prediction of future trajectories, the negative effect of the well-known controllability restriction in magnetic spacecraft control is minimized. It is shown via a simulation example that the obtained closed-loop performance is improved when compared to a classical P-controller.
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