Email this article Analytical Quasi-Optimal Algorithm for the Programmed Control of the Angular Motion of a Spacecraft
- Authors: Molodenkov A.V.1, Sapunkov Y.G.1
-
Affiliations:
- Institute for Problems of Precision Mechanics and Control, Russian Academy of Sciences, 410028, Saratov, Russia
- Issue: No 4 (2023)
- Pages: 125-136
- Section: СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖУЩИМИСЯ ОБЪЕКТАМИ
- URL: https://journals.rcsi.science/0002-3388/article/view/136885
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002338823030101
- EDN: https://elibrary.ru/EUUEGE
- ID: 136885
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
The problem of the optimal program control of the angular motion of a spacecraft (SC) as a rigid body with a quadratic functional of the energy spent on the maneuver of the SC and a fixed time of the transition process is investigated. The dynamic configuration of the SC and the boundary conditions are arbitrary and the control vector function is not limited. In the Poinsot concept, using the Pontryagin maximum principle, a quasi-optimal analytical solution of the problem is obtained, which is developed into an algorithm. Confirming numerical examples are given, showing the proximity of the quasi-optimal solution to the optimal solution of the problem.
About the authors
A. V. Molodenkov
Institute for Problems of Precision Mechanics and Control, Russian Academy of Sciences, 410028, Saratov, Russia
Email: molalexei@yandex.ru
Россия, Саратов
Ya. G. Sapunkov
Institute for Problems of Precision Mechanics and Control, Russian Academy of Sciences, 410028, Saratov, Russia
Author for correspondence.
Email: molalexei@yandex.ru
Россия, Саратов
References
- Scrivener S.L., Thompson R.C. Survey of Time-Optimal Attitude Maneuvers // J. Guidance, Control Dynam. 1994. V. 17. № 2.
- Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973.
- Junkins, J.L., Turner J.D. Optimal Spacecraft Rotational Maneuvers. N.Y.: Elsevier, 1986.
- Crassidis J.L., Markley F.L. Fundamentals of Spacecraft Attitude Determination and Control. N.Y.: Springer, 2014.
- Левский М.В. Ограниченное квадратично оптимальное управление разворотом космического аппарата за фиксированное время // Изв. РАН. ТиСУ. 2019. № 1.
- Левский М.В. Синтез оптимального управления ориентацией космического аппарата с использованием комбинированного критерия качества // Изв. РАН. ТиСУ. 2019. № 6.
- Сапунков Я.Г., Молоденков А.В. Численное решение задачи оптимальной переориентации вращающегося космического аппарата // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 6.
- Molodenkov A.V., Sapunkov Ya.G. Analytical Quasi-Optimal Solution of the Problem of the Time-Optimal Rotation of a Spacecraft // J. Comput. Sci. Int. 2021. V. 60. № 4.
- Sapunkov Ya.G., Molodenkov A.V. Analytical Solution of the Problem on an Axisymmetric Spacecraft Attitude Maneuver Optimal with Respect to a Combined Functional // Automat. Remote Contr. 2021. V. 82. № 7.
- Акуленко Л.Д., Лилов Л.К. Синтез квазиоптимальной системы переориентации и стабилизации КА // Космич. исслед. 1990. Т. 28. № 2.
- Boyarko G.A., Romano M., Yakimenko O.A. Time-Optimal Reorientation of a Spacecraft Using an Inverse Dynamics Optimization Method // J. Guidance, Control Dynam. 2011. V. 34. № 4.
- Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1961.
- Lastman G.J. A Shooting Method for Solving Two-Point Boundary-Value Problems Arising from Non-Singular Bang-Bang Optimal Control Problems // Int. J. Contr. 1978. V. 27. № 4.
- Банит Ю.Р., Беляев М.Ю., Добринская Т.А., Ефимов Н.И., Сазонов В.В., Стажков В.М. Определение тензора инерции международной космической станции по телеметрической информации. Препринт № 57. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2002.
- Molodenkov A.V. On the solution of the Darboux problem //Mechan. Solid. 2007. V. 42. № 2.
- Molodenkov A.V., Sapunkov Ya.G. Analytical Solution of the Optimal Slew Problem of a Spherically Symmetric Spacecraft in the Class of Conical Motion // J. Comput. Sci. Int. 2013. V. 52. № 3.
- Molodenkov A.V., Perelyaev S.E. Solution of Approximate Equation for Modified Rodrigues Vector and Attitude Algorithm Design // J. Guidance, Control Dynam. 2021. V. 44. № 6.
