Simple Adaptive Control for Spacecraft Trajectory Tracking Under Uncertainties and Perturbations
Notice bibliographique
Résumé
Orbital debris is a growing problem that poses a collision risk to spacecraft and is expected to worsen exponentially according to Kessler syndrome as each collision between two bodies fragments them into three or more.Active removal of debris by a chaser spacecraft is necessary to prevent runaway growth in the number of objects but removal is complicated by the presence of perturbation forces and uncertainties about debris parameters such as mass.Capturing and towing debris and performing similar proximity operations will require a control strategy that can perform trajectory tracking that is robust to these uncertainties.This thesis presents the use of Simple Adaptive Control (SAC), a direct adaptive control method, to perform trajectory tracking in the presence of mass and perturbation uncertainties.A new laboratory facility was developed for this work which included an air bearing testbed and robotic platforms representing spacecraft.The author contributed significantly to the development of this facility, notably creating the software environment that enabled simulations and experiments.The main experiment in this work involves a chaser platform performing a circular inspection trajectory around a target, representing an important phase in debris removal or other proximity operations.Four different scenarios were tested with different conditions: nominal conditions which involved no perturbations or mass uncertainties, increasing the mass by 50% without informing the system or retuning control gains, subjecting the system to perturbation forces, and finally combining the mass change with perturbations for the worst case scenario.The trajectory tracking performance of SAC and PD control were compared in all four scenarios.Both simulation and experimental results agree that SAC is a viable control strategy for this purpose that significantly outperforms a PD controller in all the conditions considered, notably providing more consistent performance across several trials in the presence of randomly fluctuating perturbations.It was also discovered that perturbations had a more significant impact on trajectory tracking performance than mass changes in this context, though the combined effect had the largest impact.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».