Sliding Mode Attitude Maneuver Control for Rigid Spacecraft without Unwinding
研究了刚体航天器无解旋姿态机动控制问题。首先，利用双曲正弦函数构造了一种新的开关函数。结果表明，当系统状态处于滑模面上时，航天器系统具有解旋自由性能。基于所设计的切换函数，设计了滑模控制器，保证了姿态机动控制系统的鲁棒性。该姿态控制律的另一个重要特点是引入了一个动态参数，以保证系统状态在滑模面外时具有无解旋性能。仿真结果表明，采用所构造的切换函数和所提出的姿态控制方案，避免了刚体航天器姿态机动过程中的解绕现象。
2020-04-15 cs.SY eess.SY
Coupled Rendezvous and Docking Maneuver control of satellite using Reinforcement learning-based Adaptive Fixed-Time Sliding Mode Controller
针对未知空间环境中卫星耦合交会对接的不确定性控制问题，提出基于强化学习与 Actor-Critic 的自适应固定时间滑模控制器，并证明全局固定时间稳定性。
2025-05-12 cs.SY eess.SY
Modelling and Optimal Control of a Docking Maneuver with an Uncontrolled Satellite
Universität der Bundeswehr（德国联邦国防军大学）；Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）
针对DEOS空间任务中捕获废弃卫星并控制其再入的问题，建立了受控服务卫星与非受控目标卫星交会的一阶常微分方程模型，通过添加状态约束、控制箱约束和时变交会条件，将问题转化为Bolza型最优控制问题，并采用AMPL/IpOpt全离散方法求解，最后给出了捕获翻滚卫星的仿真结果。
2012-03-30 cs.SY eess.SY math.OC
Imitation learning-based spacecraft rendezvous and docking method with Expert Demonstration
Department of Control Science and Engineering, Harbin Institute of Technology（控制科学与工程系，哈尔滨工业大学）；Department of Mechanical and Automation Engineering, The Chinese University of Hong Kong（机械与自动化工程系，香港中文大学）
本文提出基于模仿学习的航天器对接与 docking 控制框架，通过专家示范学习控制策略，提升鲁棒性和稳定性，实现准确且节能的无模型控制。
2026-01-19 cs.RO cs.SY eess.SY
Analysis of Full Order Observer Based Control for Spacecraft Orbit Maneuver Trajectory Under Solar Radiation Pressure
Beihang University（北京航空航天大学）
本文提出基于观测器的反馈控制方法，用于提高航天器在太阳辐射压力下的轨道机动精度和扰动抑制能力。
2026-01-16 cs.SY eess.SY
Dynamic Objective MPC for Motion Planning of Seamless Docking Maneuvers
提出一种统一MPCC与笛卡尔MPC的动态目标MPC方法，通过动态权重分配实现路径跟随与高精度定位的无缝切换，从而生成更平滑、更高效的对接轨迹。
2025-04-04 cs.RO cs.SY eess.SY
Decentralized Guidance and Control for Rendezvous and Docking with a Tumbling Target using Multiple Servicers
针对多服务航天器与翻滚目标交会对接问题，提出分布式六自由度MPC框架，通过嵌入约束实现安全对接与避碰，MATLAB验证成功。
2026-09-23 cs.SY eess.SY
Variable-Horizon Guidance for Autonomous Rendezvous and Docking to a Tumbling Target
针对翻滚目标自主交会对接轨迹规划，提出可变时域制导，通过时域搜索与多面体约束近似将非凸问题转化为有限个线性规划求解，以较低计算成本生成最优轨迹。
2021-10-23 cs.SY eess.SY
Docking of Autonomous Vehicles with a Stationary Docking Station in 3D Space
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
提出一种基于有限时间滑模的自主对接策略，利用距离和视线运动学使车辆在三维空间中安全对齐并减速至零速完成对接，通过MATLAB仿真验证了有效性。
2026-07-20 cs.SY eess.SY
Symbolic Control for Autonomous Docking of Marine Surface Vessels
本研究提出一种带形式化安全保证的水面船舶自主靠泊分层控制架构，上层实时综合符号控制器生成期望速度，下层通过速度反馈回路执行，经仿真与缩比模型物理实验验证了方案有效性。
2025-09-03 cs.SY eess.SY
Artificial Potential Field and Sliding Mode Control for Spacecraft Attitude Maneuver with Actuation and Pointing Constraints
本文针对航天器在禁止指向约束、执行器饱和及系统不确定性下的姿态重定向问题，提出结合势函数与滑模控制的策略，通过李雅普诺夫分析给出增益闭式解，并经蒙特卡洛仿真和mu分析验证其鲁棒性与可行性。
2025-05-06 cs.SY eess.SY
Autonomous docking using direct optimal control
我们提出了一种方法，用于执行自主对接的海洋船舶使用数值最优控制。该任务是作为一个动态定位问题，加上空间限制，确保避免碰撞。所提出的方法是一个包罗万象的过程，执行对接，机动，动力定位和控制分配。此外，我们表明，该方法可以实现为一个实时的MPC为基础的算法的仿真结果的供应船。
2019-10-25 cs.SY eess.SY math.OC
Collision probability reduction method for tracking control in automatic docking / berthing using reinforcement learning
Osaka University（大阪大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；RIKEN Center for Advanced Intelligence Project（理化学研究所先进智能项目中心）
针对自动靠泊中跟踪控制难以避免碰撞的问题，提出基于强化学习的训练方法，以降低与静态障碍物碰撞的概率，并通过数值仿真和模型实验验证了其有效性。
2024-11-04 cs.RO cs.SY eess.SY
Gimbal Actuator Modeling for a Spin-Stabilized Spacecraft Equipped with a 1DoF Gimbaled-Thruster and two Reaction Wheels
本文为配备1DoF万向节推力器和两个反作用轮的自旋稳定航天器建立了包含直流电机方程的万向节执行器数学模型，证明工业直流电机可用于脉冲轨道机动中的姿态控制。
2024-02-20 cs.SY eess.SY
Comparison of Forced and Unforced Rendezvous, Proximity Operations, and Docking Under Model Mismatch
University of Florida（佛罗里达大学）
本文比较追踪卫星在RPOD中强制与非强制运动的燃料消耗，通过CW模型与高保真模型对比，证明非强制运动并非更省燃料，可支持延长轨道操作。
2025-10-14 cs.RO cs.SY eess.SY
Cooperative Guidance Strategy for Active Defense Spacecraft with Imperfect Information via Deep Reinforcement Learning
研究了一种自适应协同制导策略，用于主动保护规避拦截器的目标航天器。目标航天器执行规避机动，发射一个主动防御飞行器来转移拦截器。与基于最优控制或微分博弈理论的经典策略不同，该问题通过使用深度强化学习方法来解决，并假设拦截器机动性为不完美信息。针对稀疏奖励问题，利用整形技术提出了一种通用的奖励设计方法和一种难度越来越大的训练方法。通过学习过程和蒙特卡洛仿真，证明了制导律，奖励函数和训练方法。非稀疏奖励函数的应用和越来越困难的训练方法加速了模型的收敛，缓解了过拟合问题。以标准最优制导律为基准，仿真结果验证了所提出的制导策略的有效性，以及在多智能体博弈中保证目标航天器逃逸率和获胜率的优势。训练后的智能体对拦截器机动性的适应性优于最优制导律。此外，与标准的最优制导律相比，所提出的制导策略具有更好的性能与更少的先验知识。
2022-12-06 cs.SY eess.SY
Convex Maneuver Planning for Spacecraft Collision Avoidance
Robotics Institute at Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学机器人研究所）；Albedo Space
针对航天器避撞机动规划依赖人工、效率低的问题，提出将低推力避撞问题建模为QCQP后用Shor松弛转化为凸SDP的算法，可生成能量最小或最小风险的最优解，经LEO卫星交会仿真验证有效。
2025-10-21 cs.RO cs.SY eess.SY
Trajectory Planning and Control for Automatic Docking of ASVs with Full-Scale Experiments
我们提出了一种方法，用于执行自动对接的小型自主水面车辆（ASV）的互连基于优化的轨迹规划与动态定位（DP）控制器的轨迹跟踪。轨迹规划器通过考虑具有静态障碍物的地图来提供无碰撞轨迹，并且通过包括ASV及其致动器的数学模型来产生可行的轨迹。DP控制器跟踪时间参数化的位置，速度和加速度的轨迹规划器使用比例积分微分反馈与速度和加速度前馈。该方法的性能进行了测试，在挪威特隆赫姆的封闭水域的小型ASV。ASV在跟踪生成的参考轨迹时，相对于静态障碍物执行无碰撞对接机动，并实现成功对接。
2020-04-16 cs.SY eess.SY math.OC
Run Time Assurance for Simultaneous Constraint Satisfaction During Spacecraft Attitude Maneuvering
本文针对航天器自主姿态机动中的多重安全约束问题，提出一种基于控制屏障函数和主动集不变性滤波器的运行时间保证方法，并通过松弛变量处理约束不可行情况，经蒙特卡洛仿真验证其有效性。
2024-02-22 cs.SY eess.SY
Time-Constrained Model Predictive Control for Autonomous Satellite Rendezvous, Proximity Operations, and Docking
本文提出一种时间约束模型预测控制策略，用于副星与主星间的六自由度自主交会对接，在航天级处理器上实现，虽能量次优但仿真验证可成功对接。
2025-01-22 cs.SY eess.SY
Closed-Form Optimal Impulsive Control of Spacecraft Relative Motion Using Reachable Set Theory
研究了航天器相对轨道重构问题，即在固定时间内达到期望状态的同时，最小化脉冲控制作用的delta-v代价。这个问题是在相对轨道元素（ROE）空间，从而产生洞察相对运动的几何形状，并允许直接列入线性时变形式的摄动。利用可达集理论将代价最小化问题转化为几何路径规划问题，并提出了一种新的评价机动方案最优性和量化机动方案可达性的度量指标--可达最小值。接下来，本文提出了一种方法来计算机动方案，满足这一新的最优性标准，并实现规定的重新配置。虽然该方法适用于任何线性时变系统，本文利用状态表示在ROE推导出新的全局最优机动方案在任意偏心率的轨道。该方法也被用来生成量化的次优解决方案时，最佳的解决方案是不可达的。此外，本文确定的数学影响的不确定性实现所需的最终状态，并提供了一个几何可视化的可达集上的这些影响。所提出的算法进行了测试，在现实的重构场景，并在高保真仿真环境中进行验证。
2020-02-29 cs.SY eess.SY
Reconfiguration of a satellite constellation in circular formation orbit with decentralized model predictive control
由大量航天器组成的卫星星座飞行任务越来越多地被发射或计划发射。这种任务需要新的控制方法，特别是对于轨道定相机动。在这种情况下，我们认为在一个圆形的形成卫星星座的重新配置的问题。在我们的场景中，由于编队中的卫星离轨，等距航天器编队需要进行自主重构。其余的航天器必须重新配置，再次形成等距编队。为了实现这一目标，我们考虑两个分散的策略，依赖于不同的信息集的相邻航天器的形成。在完全分散的情况下，每个控制器只知道每个航天器的当前状态，即位置和速度，而在第二个分散的策略与信息共享，每个航天器的整个计划的标称轨迹是提供给它的邻居。我们的数值模拟结果表明，通过增加信息量提供给每个航天器，更快的重构机动与更小的燃料消耗可以实现。
2022-01-25 cs.SY eess.SY
Sliding Mode Control Techniques and Artificial Potential Field for Dynamic Collision Avoidance in Rendezvous Maneuvers
研究了存在障碍物时两航天器的自主交会机动和接近操作问题。分析了制导与控制相结合的策略。所提出的闭环系统能够保证在真实环境中的安全路径，以及相对于外部干扰和动态障碍物的鲁棒性。制导策略采用了一个适当设计的人工势场（APF），而控制器依赖于滑模控制（SMC），为航天器的位置和姿态跟踪。对于位置控制，考虑了两种不同的一阶滑模控制方法，即基于分量和基于单纯形的控制技术。建议的综合制导和控制策略进行了验证，通过广泛的模拟与六度的自由度（DOF）的轨道模拟器，并出现适合于实时控制与最小的板载计算工作。燃料消耗和控制努力的评估，包括不同的更新频率的闭环软件。
2019-06-26 cs.SY eess.SY
Optimal path planning and weighted control of a four-arm robot in on-orbit servicing
University of Alicante（阿利坎特大学）；Cranfield University（克兰菲尔德大学）
本文针对在轨服务中的四臂机器人，提出轨迹优化与加权控制方法，通过非线性规划计算对接位置、时机和接触力，并用凸优化加权控制器同时执行多任务，仿真验证了其有效性。
2024-06-07 cs.RO cs.SY eess.SY
From Orbit Matching to Docking: A Hierarchical Reinforcement-Learning Approach to Multiphase Rendezvous Trajectory Design
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本研究提出分层强化学习框架，训练五个阶段专用策略，由高层管理者策略切换，实现从轨道匹配到对接的完整自主RPO轨迹设计，性能优于固定顺序启发式方法。
2026-10-14 cs.LG cs.RO cs.SY
Safe Deep Reinforcement Learning for Spacecraft Reorientation with Pointing Keep-Out Constraint
University of Würzburg（维尔茨堡大学）
本文提出了一种用于具有单一指向保持区的空间飞行器再定向控制的深度强化学习方法，设计了新的状态空间表示，制定了奖励函数以实现控制目标并施加姿态约束，采用软演员评论家算法处理连续状态和动作空间，并通过课程学习方法训练智能体，通过基于控制屏障函数的安全过滤器保证姿态约束的合规性。
2026-05-19 cs.SY eess.SY
Learning-Aided Control of Robotic Tether-Net with Maneuverable Nodes to Capture Large Space Debris
针对大型空间碎片捕获的多自由度绳网操控难题，提出分层分散式机器人轨迹规划控制方法，用强化学习设计集中规划器、分散PID控制器跟踪轨迹，实现低燃料成本的高成功率捕获。
2024-03-11 cs.SY eess.SY
Meta-Reinforcement Learning for Robust and Non-greedy Control Barrier Functions in Spacecraft Proximity Operations
University of Illinois Urbana–Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Auckland（奥克兰大学）
本文提出一种基于元强化学习的方法，用于航天器近距离操作中鲁棒且非贪婪的控制屏障函数设计，通过参数化和学习类-K函数层次，减少保守性并提高安全性。
2026-02-07 cs.SY eess.SY math.DS
Vision Based Docking of Multiple Satellites with an Uncooperative Target
Luleå University of Technology（吕勒奥理工大学）
随着在轨空间碎片数量不断增加，防止空间碎片进一步聚集的必要性变得越来越明显。航天器的加油、维修、检查和离轨是需要精确导航和空间对接的一些示例飞行任务。让多个协作机器人处理这些任务可以在时间和成本方面大大提高任务的效率。本文将介绍一种现代化的和有效的控制体系结构的卫星协同对接任务。所提出的架构使用了一个集中的计划，结合了最先进的，ad-hoc实现的算法和技术，以最大限度地提高鲁棒性和灵活性。它是基于一个模型预测控制器（MPC），有效的成本函数和约束集的设计，以确保安全和准确的对接。仿真环境也提出了验证和测试所提出的控制方案。
2023-03-16 cs.RO cs.SY eess.SY
GPU-Accelerated Astrodynamics World Models for Spacecraft Rendezvous and Proximity Operations
Stanford University（斯坦福大学）
本文提出一种基于Transformer的世界模型方法，结合GPU加速的ISS对接环境，实现航天器交会与接近操作，在对接成功率、分布外泛化及异常检测上优于基线，已开源相关资源。
2026-09-04 cs.RO cs.SY eess.SY
Nanosatellite Design Considerations for a Mission to Explore the Propellant Sloshing Problem
本文针对航天器推进剂晃动问题，提出利用立方体卫星SPICEsat进行在轨实验，结合计算机视觉、主动控制与等效力学模型研究零重力流体晃动，并通过数值仿真和计算流体动力学验证卫星设计。
2024-12-30 cs.SY eess.SY
Seeker based Adaptive Guidance via Reinforcement Meta-Learning Applied to Asteroid Close Proximity Operations
DeepAnalytX LLC（DeepAnalytX 有限责任公司）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
目前的小行星近距离机动操作要求在机动操作之前对环境动力学进行极其准确的描述并对航天器进行精确定位。这造成了航天器到达和安全完成近距离机动能力之间的几个月延迟。在这项工作中，我们开发了一个自适应的综合制导，导航和控制系统，可以完成这些演习的环境中未知的动态，初始条件跨越一个大的部署区域，没有形状模型的小行星。该系统被实现为使用强化元学习优化的策略。该航天器配备了一个光学导引头，可以锁定地形特征，目标激光器的反向散射光或有源信标，并且该政策将由导引头角度和激光雷达范围读数组成的观测结果直接映射到发动机推力命令。该政策实现了一个经常性的网络层，允许部署的政策，以适应实时的环境力量作用于代理和内部干扰，如致动器故障和质心变化。我们验证的指导系统，通过模拟着陆机动在六个自由度的模拟器。模拟器随机化小行星的特征，如太阳辐射压力、密度、自旋速率和章动角，要求制导和控制系统适应环境。我们还证明了鲁棒性致动器故障，传感器的偏见，并在航天器的质心和惯性张量的变化。最后，我们提出了一个概念的小行星近距离机动，是兼容的制导系统的操作。
2019-07-13 astro-ph.IM cs.LG cs.SY
Constrained reaction wheel desaturation and attitude control of spacecraft with four reaction wheels
针对四反作用轮航天器，提出结合增量参考治理器与时间分布式模型预测控制的策略，实现低计算成本下满足指向约束的消饱和与姿态稳定。
2023-05-10 cs.SY eess.SY
Control Allocation for Hybrid Coulomb Spacecraft Formations
本文提出了一种算法，可用于混合库仑航天器编队，以减少推进剂通过最大化的力量，产生的库仑力的量。这个问题是困难的，由于库仑定律固有的非线性。该问题是作为一系列的矩阵秩最小化问题，可以有效地解决使用跟踪启发式。一个数值例子表明，使用建议的控制分配算法，执行重新配置机动所需的推进剂的量减少了约40%相比，单独使用推进器。
2022-07-12 cs.SY eess.SY math.OC
Verifying safety of an autonomous spacecraft rendezvous mission
Coordinated Science Laboratory, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校协调科学实验室）
本文提出自主航天器对接的线性和非线性基准模型，设计切换LQR控制器以满足安全约束并保持导航活性，探讨被动安全验证方法，评估多种工具对系统要求和初始条件的鲁棒验证能力。
2017-03-20 cs.SY eess.SY
Modeling, robust control synthesis and worst-case analysis for an on-orbit servicing mission with large flexible spacecraft
本文概述了一个完整的方法建模的在轨服务任务的情况下，设计一个反馈控制系统的姿态动力学，保证鲁棒地满足指向的要求，尽管模型的不确定性，以及大的惯性和灵活性的变化，在整个任务的情况下。推导了一种不确定对象模型，该模型在一个线性分式表示（LFR）中完整地描述了所有子系统之间的动态特性和耦合关系，以及追踪器/目标系统的解耦/耦合结构。此外，提出了一种新的方法来建模和分析的闭环运动链形成的追逐器和目标航天器通过追逐器的机械臂，它使用两个本地的弹簧阻尼系统具有不确定的阻尼和刚度。这种方法提供了一种可能性，以动态刚度和阻尼的对接机构的动力学行为建模。控制器的设计考虑了各子系统之间的相互作用和不确定性，以及时变和耦合的柔性动力学。最后，通过结构奇异值分析，对系统的鲁棒稳定性和最坏情况下的性能进行了评估。
2022-06-16 cs.SY eess.SY
Adaptive and Efficient Model Predictive Control for Booster Reentry
模型预测控制（MPC）是一种最优控制策略，其中控制输入计算基于在随时间移动的有限时域上最小化预测跟踪误差。这种策略比传统的状态反馈和输出反馈控制器有优势，因为它预测系统的响应，而不是简单地对它作出反应。因此，MPC可以提供改善的性能，在存在输入和输出约束。文献[1]中出现了许多MPC在航空航天飞行器上的应用。其中一些包括航天器和卫星姿态控制[2-4]，航天器交会对接[5]，直升机[6]和大气层再入[7，8]。
2021-03-22 cs.SY eess.SY
Time Shift Governor for Constrained Control of Spacecraft Orbit and Attitude Relative Motion in Bicircular Restricted Four-Body Problem
University of Michigan（密歇根大学）
本文提出时间移位调节器，在双圆限制四体问题中约束航天器交会对接，通过逐渐减小时间移位实现轨道与姿态约束控制，并用数值仿真验证。
2024-07-15 cs.MA cs.RO cs.SY
A multirate variational approach to simulation and optimal control for flexible spacecraft
针对挠性航天器的回转与振动同时控制问题，提出了一种最优控制方法。考虑不同时间尺度上的动态特性，采用多速率变分法将最优控制问题离散到微观和宏观时间网格上。通过离散Lagrange-d 'Alembert原理导出了系统的描述和必要的最优性条件。离散问题保留了连续模型的守恒性质，并以降低的计算成本实现了高保真度的模拟。单轴旋转机动的仿真结果表明，振动抑制和实现相同的精度，以减少计算成本的单速率方法。
2020-10-30 cs.SY eess.SY math.OC
Segment-Based Two-Loop Adaptive Iterative Learning Control for Spacecraft Position and Attitude Tracking
Beihang University (BUAA)（北京航空航天大学）；University of Melbourne（墨尔本大学）
本文提出基于双数的双环自适应ILC框架，解决航天器位置和姿态跟踪中的耦合和控制输入有界问题，提升跟踪精度。
2026-02-16 cs.SY eess.SY
A flatness-based predictive controller for six-degrees of freedom spacecraft rendezvous
本研究针对偏心轨道被动目标的六自由度航天器交会问题，提出基于平坦性的预测控制方法，通过动力学转化、直接转录和模型预测控制实现燃料最优且抗干扰的闭环制导。
2025-01-13 cs.SY eess.SY
Spacecraft Attitude Pointing Control under Pointing Forbidden Constraints with Guaranteed Accuracy
研究了在禁止指向约束和性能约束下的姿态指向控制问题。要求航天器在保证姿态控制精度和姿态调整快速性的同时，将敏感器的姿态调整到期望的方向。针对这一问题，本文提出了一种基于简化姿态表示的切换控制器结构，将人工势场（APF）方法和预定性能控制（PPC）方法融合在一起。首先，提出了一种新的人工势场，并设计了一种特殊的函数来缓和切换过程，旨在为系统状态提供平滑过渡。随后，我们提出了一个特殊的性能函数，它可以在必要时冻结PPC部分。在此基础上，设计了异步切换策略，保证了系统的稳定性。基于这些问题，提出了一种切换反推控制器，并采用跟踪微分器（TD）来产生微分信号的平滑逼近。数值仿真结果表明了该方法的有效性。
2022-09-13 cs.SY eess.SY
MPC for underactuated spacecraft control with a Lyapunov supervised physics-informed neural network correction layer
Politecnico di Torino（托斯纳理工学院）；Argotec S.R.L.（Argotec公司）
针对欠驱动航天器姿态控制，提出一种分层架构，结合非线性模型预测控制、物理信息神经网络和李雅普诺夫监督机制，在不确定性下降低稳态误差并保持鲁棒性。
2026-08-19 cs.RO cs.SY eess.SY
A Minimum-propellant Pontryagin-based Nonlinear MPC for Spacecraft Rendezvous in Lunar Orbit: the Extended Version
针对非开普勒月球轨道航天器交会，提出基于庞特里亚金最小值原理的非线性模型预测控制方法，通过设计bang-bang控制器实现最小推进剂机动，并利用简化动力学降低算法复杂度，仿真验证了其有效性。
2023-09-11 cs.SY eess.SY math.OC
Contingency-Aware Station-Keeping Control of Halo Orbits
提出一种针对不稳定halo轨道的燃料最优驻留控制算法，通过凸轨迹优化与滚动时域控制实现脉冲机动跟踪，并在控制失效时提供安全退出策略，仿真验证了低总delta-v与安全应急计划。
2024-05-30 cs.SY eess.SY
Optimal Control with Lyapunov Stability Guarantees for Space Applications
本文针对空间应用中的非线性无限时域最优控制问题，提出将问题分解为有限时域终端代价引导和无限时域线性调节两阶段，在保证全局渐近稳定性的同时，通过仿真验证了在姿态控制、交会机动和软着陆中的有效性。
2025-10-09 cs.SY eess.SY math.OC
Long-Duration Station-Keeping Strategy for Cislunar Spacecraft Formations
Stanford University（斯坦福大学）
本文提出了一种用于月球轨道航天器编队保持的长周期控制策略，结合先进控制方法与反馈律，通过控制障碍函数确保安全的相对运动。
2025-12-10 cs.SY eess.SY math.DS
Physics-based Online Adaptive Koopman Model Predictive Attitude Control for Combined Spacecraft with Dynamic Uncertainties
Zhengzhou Advanced Research Institute, Harbin Institute of Technology（郑州先进研究院，哈尔滨工业大学）；Department of Control Science and Engineering, Harbin Institute of Technology（控制科学与工程系，哈尔滨工业大学）；School of Engineering, Newcastle University（纽卡斯尔大学工程学院）
针对存在惯性不确定性的组合航天器姿态稳定问题，提出基于物理的自适应Koopman模型预测控制策略，通过二次规划降低计算负担，仿真验证了其有效性。
2026-09-03 cs.SY eess.SY
Efficient Input-Constrained Impulsive Optimal Control of Linear Systems with Application to Spacecraft Relative Motion
Stanford University（斯坦福大学）
本文提出一种新的脉冲最优控制算法，用于具有输入幅度约束的线性时变系统。通过将问题转化为半无限规划形式，实现了在线场景下的高效求解，应用于航天器低地球轨道相对运动控制。
2026-03-16 cs.SY eess.SY math.OC
Intermittent Safety Filters for Event-Triggered Safety Maneuvers with Application to Satellite Orbit Transfers
本文提出一种基于切换状态触发条件的事件触发控制框架，通过间歇性激活安全滤波器缩短安全约束生效时间，并在卫星轨道转移仿真中验证了其有效性。
2023-04-18 cs.SY eess.SY math.OC
On Attitude Recovery of Spacecraft using Nonlinear Control
这个博士学位的总体目标。本论文的主要目的是在高保真数值仿真环境的支持下，研究刚性和柔性航天器的动力学和控制问题。随着轻质柔性材料的使用，对更高的姿态指向精度、姿态机动或姿态恢复的要求越来越高，在控制策略中必须考虑柔性动力学。这些增加系统阶数的高度非线性动力学极难以高精度建模。基于混合坐标法，详细推导了一类航天器的姿态和柔性动力学通用模型。所考虑的航天器有一个刚性的中央总线和灵活的板式附件的星形拓扑结构。针对挠性航天器的欠驱动问题，采用输入-输出反馈线性化技术将系统分为外部线性系统和内部不可观测非线性系统。证明了一类非线性系统的内/零动态定理，并将其应用于挠性航天器，得到了线性渐近稳定的零动态。挠性航天器的整体闭环稳定性也进行了严格的分析，并证明是局部渐近稳定的使用李雅普诺夫理论。通过大量的数值仿真研究了控制器对建模和参数不确定性的鲁棒性。总体而言，反馈线性化控制方案已被证明是可行的和有效的航天器的姿态恢复，也成为前沿和中心的其他应用领域，在最近几年。
2020-12-02 cs.SY eess.SY math.OC
Constrained Control for Autonomous Spacecraft Rendezvous: Learning-Based Time Shift Governor
University of Michigan（密歇根大学）
针对二体问题下航天器交会对接的约束执行问题，提出集成LSTM网络的时移调节器控制方案，离线训练后可缩短时移参数计算时间，在近地轨道与闪电轨道任务中验证了有效性。
2024-12-07 cs.AI cs.LG cs.RO
Optimal Thruster Configuration for 6-DOF Control of a Small Satellite
The University of Texas at Arlington（德克萨斯理工大学）
本文提出了一种小型卫星六自由度控制的最优推力器配置方法，通过减少推力器数量仍能实现有效姿态控制。
2026-01-16 cs.RO cs.SY eess.SY
Optimization-Based Formation Flight on Libration Point Orbits
Mitsubishi Electric Research Laboratories（三菱电机研究实验室）
本文提出了一种基于优化的模型预测控制方法，用于在摄动点轨道上保持航天器编队飞行，通过非凸优化问题求解并解决路径约束问题，实现高效且可行的编队维持。
2026-09-22 cs.SY eess.SY
