清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Control barrier function based trajectory generation and tracking control for spacecraft inspection mission under multiple safety constraints

职位(财务) 控制理论(社会学) 航天器 计算机科学 二次规划 弹道 李雅普诺夫函数 功能(生物学) 姿态控制 控制器(灌溉) 控制(管理) 控制工程 数学 工程类 数学优化 人工智能 航空航天工程 物理 非线性系统 经济 生物 天文 进化生物学 量子力学 财务 农学
作者
Kun Wang,Tao Meng,Weijia Wang,Jiakun Lei
出处
期刊:Advances in Space Research [Elsevier BV]
卷期号:73 (3): 2080-2097
标识
DOI:10.1016/j.asr.2023.11.035
摘要

In this paper, the safety control problem for spacecraft inspection mission is investigated, which means that there is no position and attitude obstacle collisions between the inspection spacecraft and the defined forbidden zones. We propose a control strategy that ensures safety, utilizing the control barrier function to address multiple safety constraints with logical relationships among them. Firstly, the position and attitude constraints are defined, and the hybrid logical relationship among different attitude constraints is analyzed. To handle complex position and attitude constraints, the Kreisselmeier-Steinhauser function is introduced to approximate the max/min function, thereby expressing them as continuous and differentiable functions. Subsequently, the control barrier function-based quadratic programming (CBF-QP) problems are solved to generate safe velocity and angular velocity. These problems have explicit solutions and do not require extensive computational resources. The safe position and attitude are then obtained by integrating the safe velocity and angular velocity. Notably, the forbidden regions are expanded by a constant in the construction of CBF-QP problems, which acts as a margin for the tracking controller’s performance. Finally, attitude and position tracking controllers based on the control Lyapunov barrier function (CLBF) are designed respectively, taking into account the lumped disturbance in the system, which means that the attitude and position control are computed independently. Numerical simulation results demonstrate that the proposed control strategy effectively handles complex constraints in inspection missions, ensuring system stability and safety, even under severe conditions.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
会飞的柯基完成签到 ,获得积分10
7秒前
艳艳宝完成签到 ,获得积分10
21秒前
24秒前
科研通AI6.2应助liu采纳,获得10
38秒前
优雅的水桃完成签到 ,获得积分10
44秒前
万能图书馆应助zhang20082418采纳,获得10
1分钟前
甜美的秋尽完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
zzgpku完成签到,获得积分0
2分钟前
超男完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
zhang20082418发布了新的文献求助10
2分钟前
liu发布了新的文献求助10
2分钟前
卡卡完成签到,获得积分10
3分钟前
kkdg完成签到,获得积分10
3分钟前
rockyshi完成签到 ,获得积分10
3分钟前
浚稚完成签到 ,获得积分10
3分钟前
千帆完成签到,获得积分10
3分钟前
KKDG完成签到,获得积分10
3分钟前
kaka完成签到,获得积分10
3分钟前
研友_Z1eDgZ发布了新的文献求助10
3分钟前
积极的乐瑶完成签到 ,获得积分10
3分钟前
4分钟前
zhang20082418发布了新的文献求助10
4分钟前
XMY147305发布了新的文献求助10
4分钟前
小张完成签到 ,获得积分10
4分钟前
话说dota完成签到 ,获得积分10
4分钟前
loen完成签到,获得积分10
4分钟前
Damon完成签到,获得积分10
4分钟前
vbnn完成签到 ,获得积分0
4分钟前
Lexi完成签到,获得积分10
4分钟前
5分钟前
肾宝发布了新的文献求助10
5分钟前
郭濹涵完成签到 ,获得积分10
5分钟前
烈酒一醉方休完成签到 ,获得积分10
5分钟前
活泼学生完成签到 ,获得积分10
5分钟前
5分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Cronologia da história de Macau 5000
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
Association of Reentry Well-Being with Psychological Distress, Employment, and Housing Instability 15-Months After Incarceration 500
Trees of tropical Asia : an illustrated guide to diversity 500
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7022694
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8694327
关于积分的说明 18424248
捐赠科研通 6517775
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3109658
关于科研通互助平台的介绍 2184153
邀请新用户注册赠送积分活动 2085340