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Geostationary Satellite Station-Keeping Using Convex Optimization

de Bruijn, Frederik J. und Theil, Stephan und Choukroun, Daniel und Gill, Eberhard (2015) Geostationary Satellite Station-Keeping Using Convex Optimization. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 39 (3), Seiten 605-616. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.G001302. ISSN 0731-5090.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.2514/1.G001302

Kurzfassung

This paper introduces a novel affine formulation of the equations of motion of a satellite in a geostationary orbit and, based on this formulation, presents a method for determining station-keeping maneuvers using convex optimization. The state equations are written as a linear, time-varying system and include all dominant perturbing accelerations. An investigation into the modeling errors is presented to validate and establish fidelity in the approach. The linearity of the system enables the formulation of the station-keeping problem as a convex optimization problem. The optimization-based formulation allows to explicitly account for constraints on state and control variables. The resulting problem can be solved reliably, requiring only limited computational resources, making the method not only applicable to on-ground open-loop maneuver planning (the current state of the art) but also to a closed-loop onboard implementation. The method is generic and can be applied to satellites equipped with high-thrust chemical propulsion and low-thrust electric propulsion. The resulting maneuver plans consist of only a few maneuvers. The station-keeping method is validated by comparison to a conventional method. Further benefits are demonstrated through an application of the method in the form of receding horizon control.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/112637/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Geostationary Satellite Station-Keeping Using Convex Optimization
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
de Bruijn, Frederik J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Theil, Stephanstephan.theil (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5346-8091137141956
Choukroun, DanielNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gill, EberhardNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 August 2015
Erschienen in:Journal of Guidance, Control, and Dynamics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:39
DOI:10.2514/1.G001302
Seitenbereich:Seiten 605-616
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0731-5090
Status:veröffentlicht
Stichwörter:geostationary satellites station-keeping collocation geometric constraints modeling dynamics guidance control
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Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Theil, Dr.-Ing. Stephan
Hinterlegt am:13 Jun 2017 11:03
Letzte Änderung:27 Nov 2023 12:47

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