論文の概要: Lightweight Model Predictive Control for Spacecraft Rendezvous Attitude Synchronization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.18921v1
• Date: Thu, 19 Mar 2026 13:58:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-21 18:33:56.991618
• Title: Lightweight Model Predictive Control for Spacecraft Rendezvous Attitude Synchronization
• Title（参考訳）: 宇宙機のランデブー姿勢同期のための軽量モデル予測制御
• Authors: Peter Stadler, Alexander Meinert, Niklas Baldauf, Alen Turnwald,
• Abstract要約: 本研究は、2つの軽量モデル予測制御(MPC)アプローチを導入し、宇宙船のランデブー同期時の反応輪を用いた姿勢追跡を行う。 我々は単一ループとデュアルループMPCを開発し、後者は内部ループ内に安定化フィードバックコントローラを組み込み、線形時間不変システムを生成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.146761527401424
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This work introduces two lightweight model predictive control (MPC) approaches for attitude tracking with reaction wheels during spacecraft rendezvous synchronization. Both approaches are based on a novel attitude deviation formulation, which enables the use of inherently linear constraints on angular velocity. We develop a single-loop and a dual-loop MPC; the latter embeds a stabilizing feedback controller within the inner loop, yielding a linear time-invariant system. Both controllers are implemented with CasADi - including automatic code generation - evaluated across various solvers, and validated within the Basilisk astrodynamics simulation framework. The experimental results demonstrate improved tracking accuracy alongside reductions in computational effort and memory consumption. Finally, embedded delivery to an ARM Cortex-M7 - representative of commercial off-the-shelf devices used in New Space platforms - confirms the real-time feasibility of these approaches and highlights their suitability for onboard attitude control in resource-constrained spacecraft rendezvous missions.
• Abstract（参考訳）: 本研究は、2つの軽量モデル予測制御(MPC)アプローチを導入し、宇宙船のランデブー同期時の反応輪を用いた姿勢追跡を行う。 どちらのアプローチも、角速度に本質的に線形な制約を適用可能な、新しい姿勢偏差の定式化に基づいている。 我々は単一ループとデュアルループMPCを開発し、後者は内部ループ内に安定化フィードバックコントローラを組み込み、線形時間不変システムを生成する。 両方のコントローラはCasADi(自動コード生成を含む)で実装され、様々なソルバで評価され、Basilisk Astrodynamicsシミュレーションフレームワークで検証されている。 実験の結果,計算労力とメモリ消費の削減とともに追跡精度が向上した。 最後に、ARM Cortex-M7への組み込み配送(New Spaceプラットフォームで使用される市販オフザシェルフデバイスの代表)は、これらのアプローチのリアルタイム実現可能性を確認し、リソース制約された宇宙船ランデブーミッションにおけるオンボード姿勢制御の適性を強調している。

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