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Agile Spacecraft Attitude Control: An Incremental Nonlinear Dynamic Inversion Approach

Acquatella B., Paul (2020) Agile Spacecraft Attitude Control: An Incremental Nonlinear Dynamic Inversion Approach. IFAC-PapersOnLine, 53 (2). IFAC Secretariat. ISSN 2405-8963.

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Kurzfassung

This paper presents an agile and robust spacecraft attitude tracking controller using the recently reformulated incremental nonlinear dynamic inversion (INDI). INDI is a combined model- and sensor-based control approach that only requires a control effectiveness model and measurements of the state and some of its derivatives, making a reduced dependency on exact system dynamics knowledge. The reformulated INDI allows a non-cascaded dynamic inversion control in terms of Modified Rodrigues Parameters (MRPs) where scheduling of the time-varying control effectiveness is done analytically. This way, the controller is only sensitive to parametric uncertainty of the augmented spacecraft inertia and its wheelset alignment. Moreover, we draw some parallels to time-delay control (TDC) -more familiar in the robotics community- which have been shown to be equivalent to the incremental formulation of proportional-integralderivative (PID) control for second order nonlinear systems in controller canonical form. Simulation experiments for this particular problem demonstrate that INDI has similar nominal performance as TDC/PID control, but superior robust performance and stability.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140531/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Paper presented at the IFAC-WC 2020, 21st World Congress of the International Federation of Automatic Control, July 12-17, 2020.
Titel:Agile Spacecraft Attitude Control: An Incremental Nonlinear Dynamic Inversion Approach
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Acquatella B., Paulpaul.acquatella (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0826-6984NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2020
Erschienen in:IFAC-PapersOnLine
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:53
Verlag:IFAC Secretariat
ISSN:2405-8963
Status:veröffentlicht
Stichwörter:aerospace, tracking, application of nonlinear analysis and design
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):R - Projekt High-Torque-Wheels (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik > Raumfahrt-Systemdynamik
Hinterlegt von: Acquatella B., Paul
Hinterlegt am:20 Jan 2021 17:37
Letzte Änderung:30 Okt 2023 12:46

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