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Dual quaternion based autonomous rendezvous and docking via model predictive control

Iskender, O.B. und Ling, K.-V. und Simonini, L. und Schlotterer, Markus und Seelbinder, David und Theil, Stephan und Maciejowski, J.M. (2019) Dual quaternion based autonomous rendezvous and docking via model predictive control. International Astronautical Federation, IAF. 70th International Astronautical Congress, IAC 2019, 2019-10-21 - 2019-10-25, Washington, United States. ISSN 0074-1795.

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Offizielle URL: https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85079169634&partnerID=40&md5=c124c3db4eb629bc3a329a3628ecfe3b

Kurzfassung

This paper presents a Guidance and Control (G&C) strategy to address 6-Degrees-Of-Freedom (6-DOF) spacecraft attitude and position control for future Rendezvous and Docking (RVD) missions. Future RVD missions, specifically when the target is uncooperative, are challenging as geometric constraints and parameter uncertainties are both present. In addition, due to close proximity and potential angular motion of the target satellite, the point mass approach is no longer sufficient to represent the relative motion dynamics. Hence, throughout this paper, the coupling between translational and rotational motion of spacecraft relative motion is addressed via Dual Quaternions and Piece-wise Model Predictive Control (MPC) framework. The algorithm is developed such that the relative position of interest is no longer Centre-Of-Mass (COM) position of the target satellite but can be the docking port or a predefined grasping feature. In addition, physical constraints are explicitly formulated and respected by formulating a constrained optimization problem. The proposed framework is real-time implementable because the control problem is formulated as a convex optimization problem. This is demonstrated by Hardware-In-The-Loop experiments to control a 5-DOF motion of spacecraft. The spacecraft simulator has 16 thrusters; therefore, convex optimization based allocation strategy to map the force and torque control signals to the 16 thrusters is also proposed. Copyright © 2019 by the International Astronautical Federation (IAF). All rights reserved.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140072/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Dual quaternion based autonomous rendezvous and docking via model predictive control
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Iskender, O.B.Nanyang Technological University Singapore, SingaporeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ling, K.-V.Nanyang Technological University Singapore, SingaporeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Simonini, L.Thales Alenia Space France, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlotterer, MarkusMarkus.Schlotterer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6565-3622NICHT SPEZIFIZIERT
Seelbinder, Daviddavid.seelbinder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4080-3169NICHT SPEZIFIZIERT
Theil, StephanStephan.Theil (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5346-8091NICHT SPEZIFIZIERT
Maciejowski, J.M.University of Cambridge, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:2019-O
Verlag:International Astronautical Federation, IAF
Name der Reihe:Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC
ISSN:0074-1795
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Constrained optimization; Convex optimization; Docking; Manned space flight; Model predictive control; Position control; Predictive control systems; Real time control; Space simulators; Spacecraft; Tracking (position), Autonomous rendezvous and docking; Constrained optimi-zation problems; Convex optimization problems; Embedded optimizations; Real-time implementations; Relative motion dynamics; Rendezvous; Space Servicing, Space rendezvous
Veranstaltungstitel:70th International Astronautical Congress, IAC 2019
Veranstaltungsort:Washington, United States
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:21 Oktober 2019
Veranstaltungsende:25 Oktober 2019
Veranstalter :International Astronautical Federation, IAF
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):Hochpräzise Lageregelung (alt)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Theil, Dr.-Ing. Stephan
Hinterlegt am:06 Jan 2021 12:31
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:41

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