Linear Model Predictive Control for a planar free-floating platform: A comparison of binary input constraint formulations

要約

この研究では、欧州宇宙機関の 3-dof 自由浮遊プラットフォーム向けの最初のモデル予測制御を開発します。
このプラットフォームの課題は、継続的に作動させることができず、特定のタイミング制約を受けるスラスターのオン/オフです。
この研究では、バイナリ入力をネイティブに処理するコントローラーを開発するために、ペナルティ項、線形相補性制約、および古典的な混合整数定式化を比較します。
さらに、タイミング制約を強制する線形制約が提案されています。
混合整数公式だけが十分に機能することがわかります。
したがって、この作業では、プラットフォームの分離モデル上で新しい混合整数 MPC を開発します。
実現可能性分析とシミュレーションの結果は、十分に短い予測範囲に対して、このコントローラーがリアルタイムで制約を考慮してシステムを（準）最適に安定化および制御できることを示しています。

要約(オリジナル)

This work develops a first Model Predictive Control for European Space Agencies 3-dof free-floating platform. The challenges of the platform are the on/off thrusters, which cannot be actuated continuously and which are subject to certain timing constraints. This work compares penalty-term, Linear Complementarity Constraints, and classical Mixed Integer formulations in order to develop a controller that natively handles binary inputs. Furthermore, linear constraints are proposed which enforce the timing constraints. Only the Mixed Integer formulation turns out to work sufficiently. Hence, this work develops a new Mixed Integer MPC on the decoupled model of the platform. Feasibility analysis and simulation results show that for a short enough prediction horizon, this controller can (sub)optimally stabilize and control the system under consideration of the constraints in real-time.

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