NONLINEAR MODEL PREDICTIVE CONTROL OF COUPLED CELESTIAL SYSTEM

To provide an improved method for controlling an operation of a spacecraft, for kinematically and dynamically coupled rotational-translational spacecraft relative motion.SOLUTION: A spacecraft is controlled to rendezvous a non-center-of-mass point of the controlled spacecraft with a non-center-of-mass point of an uncontrolled celestial body. The controlled spacecraft and the uncontrolled celestial body form a multi-object celestial system, and the controller produces control commands for thrusters of the controlled spacecraft using a non-linear model predictive control (NMPC) optimizing a cost function over a receding horizon that minimizes an error between coordinates of the non-center-of-mass point of the spacecraft and the non-center-of-mass point of the celestial body subject to joint dynamics of the multi-object celestial system coupled with joint kinematics of the multi-object celestial system.SELECTED DRAWING: Figure 1A 【課題】運動学的にも力学的にも結合されている宇宙船の回転−並進相対運動について宇宙船の動作を制御するための改善された方法を提供する。【解決手段】宇宙船を制御することにより、制御されている宇宙船の非質量中心点を、制御されていない天体の非質量中心点にランデブーさせる。制御されている宇宙船および制御されていない天体は、マルチオブジェクト天文座標系を形成し、コントローラは、マルチオブジェクト天文座標系の複合運動学と結合されたマルチオブジェクト天文座標系の複合力学の下で、宇宙船の非質量中心点の座標と天体の非質量中心点の座標との間の誤差を最小にする、後退ホライズンにわたってコスト関数を最適化する非線形モデル予測制御（ＮＭＰＣ）を用いて、前記制御されている宇宙船のスラスタに対する制御コマンドを生成する。【選択図】図１Ａ