自由浮遊衛星マニピュレーターの軌道追跡と障害物回避のための非線形モデル予測制御

本論文では、通信障害の問題の下での自由浮遊衛星マニピュレーター（FFSM）の障害物回避を伴う軌道追跡を調査します。マニピュレーターのエンドエフェクターは、リアルタイムで動的障害物を回避しながら、仮想リーダーの参照経路に従うことが望まれています。本研究の主なアイデアは、入力、出力、障害物の制約に従って、経路追従とリアルタイムの衝突回避を実現するために、頑健な最適化アプローチを伴う非線形モデル予測制御器（NMPC）を使用することです。リアルタイムの制約付き最適制御決定を達成するために、オンライン二次計画法が採用されています。しかし、実際の運用において、通信障害の問題が多くの実践的な理由から発生するため、仮想リーダーの座標がFFSMのエンドエフェクターに到達できないことがしばしば明らかになります。したがって、クレーマーの規則に基づく参照軌道を予測するために、多項式フィッティングアルゴリズムがNMPC制御器に実装され、システムの安定性と頑健性が向上し、マニピュレーターが通信障害問題を効率的に克服できるようになります。本研究の主な新規性は、NMPCアプローチに基づいて、実際の運用において上記の状況に同時に対処することです。このアプローチは、リアルタイムのアプリケーションにおけるシステムの物理的制限を満たすのにも適していることがわかります。最後に、提案したアプローチの性能がMatlabの例で検証され、そのシミュレーション結果は効率性と頑健性の点で本研究が先行研究に対して優位性と利点を示しています。