이진 추력 제어를 위한 혼합정수와 연속형 MPC 비교 연구
본 논문은 우주선 근접 작동에 사용되는 이진(on/off) 스러스터를 제어하기 위한 두 가지 패러다임을 체계적으로 비교한다. 첫 번째는 연속형 모델예측제어(MPC)에 ΔΣ 변조기를 결합한 방식이며, 두 번째는 스러스터의 이진 특성을 직접 고려한 혼합정수 MPC(MIMPC)이다. 또한 ΔΣ 변조기의 상태를 예측에 반영한 ‘바이너리 인폼드 MPC’를 제안한다. ESA REA‑CSA 시뮬레이터와 실제 하드웨어 실험을 통해 고추력·저추력 구간에서의 안…
저자: Franek Stark, Jakob Middelberg, Shubham Vyas
본 연구는 이진(on/off) 스러스터를 이용한 근접 작동 시나리오에서 제어 전략을 세 가지로 구분하고, 각각의 이론적 배경, 구현 방식, 성능 평가를 종합적으로 제시한다.
1. **문제 정의 및 시스템 모델**
ESA REA‑CSA 플랫폼을 기반으로 한 200 kg 무게의 자유 부동 플랫폼을 대상으로, 8개의 콜드‑가스 스러스터와 하나의 리액션 휠(RW)을 포함한 하드웨어를 모델링한다. 스러스터는 최소 점화 시간 t_on,min = 0.1 s, 최대 점화 시간 t_on,max = 0.3 s, 최소 쿨‑다운 시간 t_off,min = 0.2 s라는 제약을 가진 이진 액추에이터이며, RW는 연속 토크 입력이 가능하다. 시스템 동역학은 선형 시불변 형태로 근사화하고, 상태 벡터 x =
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