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2017 Fiscal Year Annual Research Report

確率的事象を考慮した宇宙機の軌道最適化手法の構築に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15J05999
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

尾崎 直哉  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Keywords軌道最適化 / 軌道設計 / 確率制御 / ロバスト制御
Outline of Annual Research Achievements

今年度は,研究課題の集大成として,制約条件つき・非線形確率最適制御問題の解法であるTube Stochastic Differential Dynamic Programming (TSDDP)を確立し,確率的な事象を考慮した宇宙機の軌道最適化手法の構築に成功した.本提案手法によって,確率過程をUnscented変換で逐次的にガウス仮定と近似し,閉ループ制御則をシグマ・ポイント上の制御ベクトルの補間関数として表現した結果,確率最適制御問題を決定論的な最適制御問題へ帰着させる事に成功した.帰着された最適制御問題は,近年軌道設計分野で注目を集めている微分動的計画法(Differential Dynamic Programming, DDP)を利用することで効率的に解くことができる.本提案手法を低推力軌道設計問題へ適用した数値シミュレーションによって,従来経験的に導入されてきたような運転率・弾道飛行期間に加えて,推力方向,加速開始時刻の変更といったマージンが自動的に最適な配分で導出されることを実証した.そして,提案手法が必要十分なロバスト性を有した最適軌道(すなわち,ロバスト最適軌道)を実現していることを,モンテカルロ法によって示した. 本提案手法の理論構築のために,NASAジェット推進研究所に約5ヶ月の研究滞在をしており,専門家から様々なアドバイスを受け,内部向けの研究発表で高い評価を受けた.また,本結果はAIAA Guidance, Navigation, and Control Conferenceで発表されており,更に,東京大学の博士論文として認められた.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] NASAジェット推進研究所(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      NASAジェット推進研究所
  • [Journal Article] Stochastic Differential Dynamic Programming with Unscented Transform for Low-Thrust Trajectory Design2018

    • Author(s)
      Naoya Ozaki, Stefano Campagnola, Ryu Funase, and Chit Hong Yam
    • Journal Title

      Journal of Guidance, Control, and Dynamics

      Volume: 41 Pages: 377-387

    • DOI

      https://doi.org/10.2514/1.G002367

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 低推力推進による回帰軌道遷移のためのグラフを用いた多目的軌道最適化手法に関する研究2017

    • Author(s)
      神代 優季,尾崎 直哉,船瀬 龍,中須賀 真一
    • Journal Title

      日本航空宇宙学会論文集

      Volume: 65 Pages: 219~226

    • DOI

      https://doi.org/10.2322/jjsass.65.219

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Tube Stochastic Differential Dynamic Programming for Robust Low- Thrust Trajectory Optimization Problems2018

    • Author(s)
      Naoya Ozaki and Ryu Funase
    • Organizer
      AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference in AIAA SciTech Forum
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Robust Differential Dynamic Programming for Low-Thrust Trajectory Design: Approach with Robust Model Predictive Control Technique2017

    • Author(s)
      Naoya Ozaki, Stefano Campagnola, Ryu Funase
    • Organizer
      26th International Symposium on Space Flight Dynamics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mission to Earth―Moon Lagrange Point by a 6U CubeSat: EQUULEUS2017

    • Author(s)
      Ryu Funase, Naoya Ozaki, Shintaro Nakajima, et.al
    • Organizer
      31st International Symposium on Space Technology and Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mission Analysis for EQUULEUS and OMOTENASHI2017

    • Author(s)
      Stefano Campagnola, Naoya Ozaki, Javier Hernando-Ayuso, et.al.
    • Organizer
      31st International Symposium on Space Technology and Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Autonomous Orbit Determination of Multiple Spacecraft Using Active Sensing with Satellite-to-Satellite Tracking2017

    • Author(s)
      Kota Kakihara, Naoya Ozaki, Ryu Funase
    • Organizer
      26th International Symposium on Space Flight Dynamics
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17   Modified: 2022-05-23  

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