Pareto-optimal parametric programs for spacecraft relative motion control at near circular orbits

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The problem of designing a set of nominal Pareto optimal control programs for the relative motion of a spacecraft maneuvering in circular orbits relative to a passive target is considered. Motion is considered in an orbital cylindrical reference frame in variables characterizing secular and periodic motion in a dimensionless form, invariant with respect to the magnitude of acceleration from the thrust of a maneuvering spacecraft and the height of the reference orbit. On the basis of analytical studies, areas of boundary conditions have been constructed that allow the use of simpler relative motion control programs with two active areas oriented in the transversal direction. The solution of a two-criterion parametric problem for the criteria is obtained: the motor operating time of the engine, and the total duration of the maneuver. The application of the Pareto optimality principle made it possible to simplify the numerical procedure for constructing the desired set of non-improved solutions to the problem from the available sample satisfying the boundary conditions of the transfer.

About the authors

S. A. Ishkov

Samara University

Email: filippov.ga@ssau.ru
Russian Federation, Samara

G. A. Filippov

Samara University

Author for correspondence.
Email: filippov.ga@ssau.ru
Russian Federation, Samara

References

  1. Sabatini M., Palmerini G.B. Mixed-integer GA optimization for the tracking control of a formation of small satellites equipped with multi-constrained electric thrusters // Acta Astronautica. 2023. V. 202. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.10.009
  2. Song Y., Park S.-Y., Lee S. et al. Spacecraft formation flying system design and controls for four nanosats mission // Acta Astronautica. 2021. V. 186. P. 148–163. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.05.013
  3. Li S., Liu Ch., Sun Zh. Finite-time distributed hierarchical control for satellite cluster with collision avoidance // Aerospace Science and Technology. 2021. V. 114. https://doi.org/10.1016/j.ast.2021.106750
  4. Li L., Zhang J., Li. Y. et al. Geostationary station-keeping with electric propulsion in full and failure modes // Acta Astronautica. 2019. V. 163. Pt B. P. 130–144. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.03.021
  5. Corpino S., Stesina F. Inspection of the cis-lunar station using multi-purpose autonomous Cubesats // Acta Astronautica. 2020. V. 175. P. 591–605. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.05.053
  6. Zhao X., Zhang Sh. Adaptive saturated control for spacecraft rendezvous and docking under motion constraints // Aerospace Science and Technology. 2021. V. 114. Art. ID. 106739. https://doi.org/10.1016/j.ast.2021.106739
  7. Guo Y., Zhang D., Li Ai-jun et al. Finite-time control for autonomous rendezvous and docking under safe constraint // Aerospace Science and Technology. 2021. V. 109. Art. ID. 106380. https://doi.org/10.1016/j.ast.2020.106380
  8. Zhang Y., Zhu B., Cheng M. et al. Trajectory optimization for spacecraft autonomous rendezvous and docking with compound state-triggered constraints // Aerospace Science and Technology. 2022. V. 127. Art. ID. 107733. https://doi.org/10.1016/j.ast.2022.107733
  9. Ишков С.А., Филиппов Г.А. Исследование оптимальных программ управления относительным движением космического аппарата с ограниченной тягой // Косм. исслед. 2023. Т. 61. № 3. С. 248–257. https://doi.org/10.31857/S0023420622600155
  10. Красильщиков М.Н., Малышев В.В., Федотов А.В. Автономная реализация динамических операций на геостационарной орбите. I. Формализация задачи управления // Известия РАН. Теория и системы управления. 2015. № 6. С. 82–96.
  11. Войсковский А.П., Красильщиков М.Н., Малышев В.В. и др. Автономная реализация динамических операций на геостационарной орбите. II. Синтез алгоритмов управления // Известия РАН. Теория и системы управления. 2016. № 6. С. 107–128.
  12. Аппазов Р.Ф., Сытин О.Г. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 440 с.
  13. Константинов М.С. Механика космического полета. М.: Наука, 1989.
  14. Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1969.
  15. Ишков С.А. Сближение космических аппаратов с малой тягой на околокруговых орбитах // Косм. исслед. 1992. Т. 30. № 2. С. 165–179.
  16. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1969. 384 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».