宇宙機軌道設計のための多体力学系の制御理論的解析

• 研究課題/領域番号: 25870513
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 航空宇宙工学; 制御・システム工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 坂東 麻衣 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40512041)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: 三体問題 / 最適制御 / 不変多様体 / 低エネルギー軌道 / 3体問題 / 多体問題 / ヒル三体問題 / 円制限３体問題 / 周期軌道 / 円制限三体問題 / フォーメーション / 軌道維持 / ハロー軌道

研究成果の概要

解析的な扱いが難しい多体力学系においては，制御理論を用いた軌道の解析を行った．非線形制御の手法を取り入れ，力学系の構造を利用しつつ，外乱抑制などの工学的な目的を達成する制御系を提案した．また，低推力連続加速により，目的地に到達することができる初期状態の集合であるAttractive Setの概念を最適制御をベースとして導入し，力学系の安定・不安定多様体と最適に制御された軌道の関係を明快に説明した．さらに，安定・不安定多様体を利用した平衡点間の遷移軌道を設計し燃料消費が大幅に減少することを確認することができた．

研究成果

• [国際共同研究] University of Colorado, Boulder(米国)
• [国際共同研究] コロラド大学ボルダー校(米国)
• [雑誌論文] Chattering Attenuation Sliding Mode Approach for Nonlinear Systems (2017)
  • 著者名/発表者名: Hamidreza Nemati, Mai Bando, Shinji Hokamoto
  • 雑誌名: Asian Journal of Control 巻: 19 号: 4 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1002/asjc.1477
  • NAID: 120007053152
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Attractive Sets to Unstable Orbits Using Optimal Feedback Control (2016)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Daniel J. Scheeres
  • 雑誌名: Journal of Guidance, Control, and Dynamics 巻: 39 号: 12 ページ: 2725-2739
  • DOI: 10.2514/1.g000524
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trajectory Design Using the Center Manifold Theory in the Circular Restricted Three-Body Problem (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Akiyama, Mai Bando, Hamidreza Nemati and Shinji Hokamoto
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 14 号: ists30 ページ: Pd_151-Pd_158
  • DOI: 10.2322/tastj.14.Pd_151
  • NAID: 130005252786
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Design of Earth-Moon Cyclers Using Primer Vector Theory (2016)
  • 著者名/発表者名: Sho Hayashida, Mai Bando, and Shinji Hokamoto
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 14 号: ists30 ページ: Pd_159-Pd_165
  • DOI: 10.2322/tastj.14.Pd_159
  • NAID: 130005252793
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the Possibility of Using Small Asteroids for Deflecting Near-Earth Asteroids (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Akiyama, Mai Bando, and Shinji Hokamoto
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 57 号: 8 ページ: 1820-1831
  • DOI: 10.1016/j.asr.2015.08.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation Flying Along Halo Orbit of Circular-Restricted Three-Body Problem (2015)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Akira Icihkawa
  • 雑誌名: AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics 巻: 38 号: 1 ページ: 123-129
  • DOI: 10.2514/1.g000463
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In-plane Motion Control of Hill-Clohessy-Wiltshire Equations by Single Thruster (2013)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Akira Ichikawa
  • 雑誌名: AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics 巻: 36 ページ: 1512-1522
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active Formation Flying Along an Eccentric Orbit (2013)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Akira Ichikawa
  • 雑誌名: AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics 巻: 36 ページ: 136-148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation Flying Along an Elliptic Orbit by Pulse Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Akira Ichikawa
  • 雑誌名: Advances in the Astronautical Sciences 巻: 150 ページ: 1433-1446
• [雑誌論文] Formation Flying near the Libration Points by Impulse Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Akira Ichikawa
  • 雑誌名: Advances in the Astronautical Sciences 巻: 148 ページ: 3045-3057
• [学会発表] Periodic Orbits Design Based on the Center Manifold Theory in the Circular Restricted Three-Body Problem (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Akiyama, Mai Bando and Shinji Hokamoto
  • 学会等名: 67th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Guadalajara
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] Nonlinear Attractive Sets under Optimal Feedback Control in the Hill Three-Body Problem (2016)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Daniel J. Scheere
  • 学会等名: AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference, SPACE Conferences and Exposition
  • 発表場所: Long Beach
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Attractive Set of Optimal Feedback Control for the Hill Three-Body Problem (2016)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Daniel J. Scheeres
  • 学会等名: 26th AAS/AIAA Spaceflight Mechanics Meeting
  • 発表場所: Napa
  • 年月日: 2016-02-14
  • 国際学会
• [学会発表] Station-Keeping and Formation Flying for Periodic Orbits around Lagrangian Points by Fourier Series (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Akiyama, Mai Bando and Shinji Hokamoto
  • 学会等名: 25th International Symposium on Space Flight Dynamics
  • 発表場所: Munich
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Design of Sliding Mode Controllers for Formation Flygin along Unstable Periodic Orbits in CR3BP (2015)
  • 著者名/発表者名: Hamidreza Nemati, Mai Bando and Shinji Hokamoto
  • 学会等名: 66th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Jerusalem
  • 年月日: 2015-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] Satellite Formation-Keeping about Libration Points in the Presence of System Uncertainties (2015)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando, Hamidreza Nemati and Shinji Hokamoto
  • 学会等名: AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference
  • 発表場所: Veil
  • 年月日: 2015-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] Spacecraft Trajectory design for Circular-Restricted Three-Body Problem Using Center Manifold (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂東麻衣
  • 学会等名: 天体力学N体力学研究会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] 円制限三体問題におけるフォーメーション制御則について (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂東麻衣
  • 学会等名: アストロダイナミクスシンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-29
• [学会発表] Robust Deflection Strategies of Near Earth Asteroids under Uncertainties (2014)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando, Yuki Akiyama and Shinji Hokamoto
  • 学会等名: 24th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting
  • 発表場所: サンタフェ
• [学会発表] Optimal Selection of Impulse Times for Formation Flying (2014)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Akira Ichikawa
  • 学会等名: 2nd IAA Conference on Dynamics and Control of space Systems
  • 発表場所: ローマ
• [学会発表] Formation Flying near the Libration Points in the Elliptic Restricted Three-Body Problem (2013)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Akira Ichikawa
  • 学会等名: 5th International Conference on Spacecraft Formation Flying Missions and Technologies (SFFMT)
  • 発表場所: ミュンヘン
• [学会発表] Formation Flying Along an Elliptic Orbit by Pulse Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Akira Ichikawa
  • 学会等名: AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference
  • 発表場所: ヒルトンヘッド
• [学会発表] Formation Flying Along a Circular Orbit by Pulse Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando and Akira Ichikawa
  • 学会等名: SICE Annual Conference
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Trajectory Design for Near-Earth Asteroid Deflection Mission (2013)
  • 著者名/発表者名: Mai Bando
  • 学会等名: 2013 NCTS Taiwan-Japan Symposium on Celestial Mechanics and N-body Dynamics
  • 発表場所: 新竹
  • 招待講演
• [備考] 坂東 麻衣 (Mai Bando, Ph.D)
  • URL: http://www.aero.kyushu-u.ac.jp/gcl/mbando/
• [備考] Homepage of Mai Bando
  • URL: http://www.aero.kyushu-u.ac.jp/gcl/mbando/