Collision-Free Control for Multiple Satellites via Formation Feedback of Virtual Structure

Saberi-Tavakoli, Mohammad; Saghafi, Fariborz

Collision-Free Control for Multiple Satellites via Formation Feedback of Virtual Structure

Authors

Mohammad Saberi-Tavakoli

Fariborz Saghafi

Abstract

This paper has tried to control for multiple satellite formation flight under a method called Virtual structure. First the algorithm was implemented in the reference coordinate system has no gradient and then we have developed the same algorithm for a circular orbit around the earth within a set of satellites that are in circulation. Then for each of the satellites we have added collision avoidance controller to the system. And then the control system on the satellites such as SPHERES taking into account the constraints operators has control over their implementation.

Keywords

Formation flight

Virtual structure

Reconfiguration

Article Title Persian

کنترل عاری از برخورد چندین ماهواره با پسخوراند آرایش از طریق ساختار مجازی

Authors Persian

محمد صابری‌توکلی

فریبرز ثقفی

Abstract Persian

در این مقاله سعی بر آن شده تا کنترل آرایش پروازی را برای چندین ماهواره تحت روشی به نام ساختار مجازی(Virtual Structure) صورت دهیم. در ابتدا الگوریتم مورد نظر را در فضای مرجع بدون هیچ گرادیان‌ جاذبی پیاده کرده‌ایم و در ادامه همین الگوریتم را برای دسته‌ای از ماهواره‌ها که درون مداری دایرویحول زمین در گردش هستند توسعه داده‌ایم. سپس برای عدم برخورد ماهواره‌ها با یکدیگر کنترل‌کننده دیگری به سیستم اضافه کرده‌ایم. و در نهایت این سیستم کنترلی را بر روی میکروماهواره‌هایی تحت عنوان اسفیرز(SPHERES) با درنظر گرفتن محدودیت عملگرهای کنترلی آنها پیاده‌سازی کرده‌ایم.

Keywords Persian

آرایش پروازی

ساختار مجازی

بازشکلگیری

Ren, W. and Beard, R. W., “Formation Feedback Control for Multiple Spacecraft via Virtual Structures”, Revised Submission to IEEE Proceedings - Control Theory and Applications, February, 2004.
Parker, G., King, L. and Schaub, H. “Charge Determination for Specified Shape Coulomb Force Virtual Structures”, 47^th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, Island, May 1–4, 2006.
Ren, W. and Beard, R. W., “Virtual Structure Based Spacecraft Formation Control with Formation Feedback”, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, AIAA 2002-4963, 5-8 California, August 2002.
Desai, J. P., Ostrowski, J. and Kumar, V., “Controlling Formation of Multiple Robots”, IEEE Transactions on Robotics and Automatioj, Vol. 17, No. 6, December 2001.
Fierro, R., Das, A., Kumar, V. and Ostrowski, J. “Hybrid Control of Formations of Robots,” Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, (Seoul, Korea), May 2001, pp. 157-162
Stipanovic, D. M., Inalhan, G., Teo, R. and Tomlin, C. J., “Decentralized Overlapping Control of a Formation of Unmanned Aerial Vehicles,” Decision and Control, Proceedings of the 41^st IEEE Conference, 3 Decamber 2002, pp. 2829-2835.
Olfati-Saber, R., Flocking for Multi-Agent Dynamic Systems- Algorithms and Theory, California Institute of Technology, Submitted to the IEEE Transactions on Automatic Control, Technical Report, CIT-CDS 2004-005, June 2004.
Balch, T. and Arkin, C., “Behavior-Based Formation Control for Multi-Robot Teams”, IEEE Transaction on Robotic and Automation, Vol. 14, No. 6, 1999, pp. 926-939.
Zipfel, P. H., Modeling and Simulation of Aerospace Vehicle Dynamics, Edition Series, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2000.
Sharifian, Sh., Self-Reconfiguration and Autonomous Algorithm for Spacecraft Formation Flight UsingVirtual Structure Approach, (M. Sc. Thesis), Sharif University of Technology, 2009, (In Persian).
SaberiTavakkoli, M., Implementation of Virtual Structure Approach in MultipleSpacecraft Formation Flight using Visual Sensors, (M. Sc. Thesis), Sharif University of Technology, 2010, (In Persian).