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Attitude maneuvers avoiding forbidden directions

Astrodynamics 2023年第3期7卷 351-362页

作者： David Ailabouni Andreas Meister Karlheinz Spindler Institute of Mathematics University of KasselHeinrich-Plett-Straße 4034132KasselGermany Department of Enigeering RheinMain University of Applied SciencesKurt-Schumacher-Ring 1865197WiesbadenGermany

Many space missions require the execution of large-angle attitude slews during which stringent pointing constraints must be *** example,the pointing direction of a space telescope must be kept away from directions to bright objects,maintaining a prescribed safety *** this paper we propose an open-loop attitude control algorithm which determines a rest-to-rest maneuver between prescribed attitudes while ensuring that any of an arbitrary number of body-fixed directions of light-sensitive instruments stays clear of any of an arbitrary number of space-fixed *** approach is based on an application of a version of Pontryagin’s Maximum Principle tailor-made for optimal control problems on lie groups,and the pointing constraints are ensured by a judicious choice of the cost *** existence of up to three first integrals of the resulting system equations is established,depending on the number of light-sensitive and forbidden *** first integrals can be exploited in the numerical implementation of the attitude control algorithm,as is shown in the case of one light-sensitive and several forbidden *** results of the test cases presented confirm the applicability of the proposed algorithm.

关键词： attitude control pointing constraints optimal control on lie groups Pontryagin’s Maximum Principle

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