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Reachability Analysis of Rigid-Body Rotational Dynamics Under Parametric Uncertainty Using Sensitivity-Based Lipschitz Bounds

Melone, Alessandro und Lampariello, Roberto (2026) Reachability Analysis of Rigid-Body Rotational Dynamics Under Parametric Uncertainty Using Sensitivity-Based Lipschitz Bounds. In: 2026 European Control Conference, ECC 2026, Seiten 455-462. IEEE. 2026 European Control Conference (ECC), 2026-07-06 - 2026-07-10, Reykjavík, Iceland. ISBN 978-3-907144-13-8. ISSN 2996-8895.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11625494

Kurzfassung

The rise of orbital debris demands autonomous proximity operations with uncooperative targets with uncertain orientation and inertia. This work proposes a reachability analysis framework for orientation dynamics on the Lie group SO(3) under parametric uncertainty. The method integrates sensitivity equations to compute exact flow Jacobians, enabling numerical estimates of the Lipschitz constant to characterize local trajectory expansion. The resulting reachable-sets over-approximations are provably correct up to the estimation error on the Lipschitz constant, avoiding the rapid bound inflation typical of classical conservative methods -- particularly challenging on compact spaces like SO(3) where they can cover the entire domain over short time horizons. Tightness increases as the inter-sample distance decreases, a refinement achievable with minimal runtime impact through GPU-based parallelization. Validation on two ENVISAT case studies with uncertain inertia matrices shows stable Lipschitz estimates, accurate reachable-set characterization, and robustness over long horizons, demonstrating suitability for real-time analysis of tumbling rigid bodies in orbit.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226611/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Anderer)
Titel:Reachability Analysis of Rigid-Body Rotational Dynamics Under Parametric Uncertainty Using Sensitivity-Based Lipschitz Bounds
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Melone, Alessandroalessandro.melone (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-4086-319X226444893
Lampariello, RobertoRoberto.Lampariello (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 August 2026
Erschienen in:2026 European Control Conference, ECC 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 455-462
Verlag:IEEE
ISSN:2996-8895
ISBN:978-3-907144-13-8
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Uncertainty, Reachability analysis, Rigid body dynamics, Rotational state, Convex-Hull reconstruction
Veranstaltungstitel:2026 European Control Conference (ECC)
Veranstaltungsort:Reykjavík, Iceland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:6 Juli 2026
Veranstaltungsende:10 Juli 2026
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Impulsprojekt Orbitale Nachhaltigkeit [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Melone, Alessandro
Hinterlegt am:11 Sep 2026 18:38
Letzte Änderung:11 Sep 2026 18:38

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