Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2305.13078

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 机器人技术

arXiv:2305.13078 (cs)
[提交于 2023年5月22日 ]

标题: 航天器神经制导与控制中的最优性原理

标题: Optimality Principles in Spacecraft Neural Guidance and Control

Authors:Dario Izzo, Emmanuel Blazquez, Robin Ferede, Sebastien Origer, Christophe De Wagter, Guido C.H.E. de Croon
摘要: 旨在探索太阳系的航天器和无人机的设计需要充分利用机载资源,以确保任务的成功。因此,传感器和运动行为通常基于分配给每个任务的高级别、可量化且最优的原则,并利用最优控制理论中的成熟工具来实现。 计划好的行为是在地面制定并通过传输到机载系统中,其中控制器的任务是跟踪上传的引导配置文件。 我们在此提出,端到端神经网络引导与控制系统(这里称为G&CNets)可以将依据这些最优原则的行为负担转移到机载系统上。这样,传感器信息可以实时转化为最优计划,从而提高任务的自主性和鲁棒性。 我们讨论了在模拟环境中训练这种神经架构用于行星际转移、着陆以及近距离操作的主要成果,强调了神经模型成功学习最优原则的结果。 然后,我们建议无人机竞速作为测试这些架构在真实机器人平台上的理想环境,从而增加对未来太空探索任务中使用这些架构的信心。 无人机竞速与航天器任务共享有限的机载计算能力和由所寻求的最优原则诱导出的相似控制结构,但同时也涉及不同程度的不确定性和未建模效应。 此外,G&CNets在资源受限的无人机上的成功应用展示了它们将实时最优控制推向更广泛种类机器人系统的潜力,无论是在太空中还是在地球上。
摘要: Spacecraft and drones aimed at exploring our solar system are designed to operate in conditions where the smart use of onboard resources is vital to the success or failure of the mission. Sensorimotor actions are thus often derived from high-level, quantifiable, optimality principles assigned to each task, utilizing consolidated tools in optimal control theory. The planned actions are derived on the ground and transferred onboard where controllers have the task of tracking the uploaded guidance profile. Here we argue that end-to-end neural guidance and control architectures (here called G&CNets) allow transferring onboard the burden of acting upon these optimality principles. In this way, the sensor information is transformed in real time into optimal plans thus increasing the mission autonomy and robustness. We discuss the main results obtained in training such neural architectures in simulation for interplanetary transfers, landings and close proximity operations, highlighting the successful learning of optimality principles by the neural model. We then suggest drone racing as an ideal gym environment to test these architectures on real robotic platforms, thus increasing confidence in their utilization on future space exploration missions. Drone racing shares with spacecraft missions both limited onboard computational capabilities and similar control structures induced from the optimality principle sought, but it also entails different levels of uncertainties and unmodelled effects. Furthermore, the success of G&CNets on extremely resource-restricted drones illustrates their potential to bring real-time optimal control within reach of a wider variety of robotic systems, both in space and on Earth.
主题: 机器人技术 (cs.RO) ; 地球与行星天体物理学 (astro-ph.EP); 机器学习 (cs.LG)
引用方式: arXiv:2305.13078 [cs.RO]
  (或者 arXiv:2305.13078v1 [cs.RO] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.13078
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
相关 DOI: https://doi.org/10.1126/scirobotics.adi6421
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Dario Izzo [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2023 年 5 月 22 日 14:48:58 UTC (36,496 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
cs.RO
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2023-05
切换浏览方式为:
astro-ph
astro-ph.EP
cs
cs.LG

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号