合作模块化卫星
模块化空间机器人技术使得卫星能够在轨道上自组装成更大的卫星以完成特定任务。模块化卫星有潜力降低任务成本(小型卫星发射成本较低),提高可靠性,并实现在轨修复和加注燃料的能力。每个模块都装载传感器、燃料和姿态控制执行器(推力器)。因此,组装后的模块具有冗余的传感器和执行器功能。通过融合传感器数据,模块化卫星可以更精确地跟踪其轨迹,并且智能推力激活可以帮助节省燃料。
挑战在于如何控制这样一个自组装的机器人,以最小化燃料消耗同时平衡燃料分配和改善轨迹跟踪。为此,Toglia等人提出了一种合作控制器,其中一个模块负责计算最优控制方案,并具备其他模块配置的信息。扩展卡尔曼-布西滤波器用于实现传感器融合。
合作控制器与独立控制器进行了比较,独立控制器中每个模块试图沿着自己的轨迹运动,同时最小化自身的燃料消耗和轨迹误差。来自模拟和实际的结果表明,合作控制器可以节省大量燃料,一个实验中高达43%,同时使轨迹更加精确。
实际实验使用了两颗卫星,在下面展示的MIT Field和Space Robotics实验室自由飞行空间机器人测试床上进行。
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