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Deep Learning Warm Starts for Trajectory Optimization on the International Space Station

Created by
  • Haebom

作者

Somrita Banerjee, Abhishek Cauligi, Marco Pavone

概要

本論文は、国際宇宙ステーション(ISS)の自由飛行ロボットAstrobeeで機械学習ベースのウォームスタートを使用して軌道最適化を加速する最初の飛行実証結果を提示します。シーケンシャル凸プログラミング(SCP)によって解決される軌跡生成問題の構造を学習するニューラルネットワークを訓練するためのデータ駆動型最適制御方式を提示します。訓練されたニューラルネットワークは、軌道生成問題に対する解決策を予測し、SCPソルバーを使用してシステムの安全制約を適用します。回転力学が含まれている場合、ソルバーの繰り返し回数を60%減らし、ウォームスタートモデルのトレーニング分布から抽出された障害物がある場合、50%減らす結果を示しました。これは、宇宙飛行アプリケーションにおける学習ベースの制御の使用にとって重要なマイルストーンであり、自律誘導、ナビゲーションおよび制御のための機械学習の将来の発展のための踏み石です。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
宇宙飛行用途における機械学習に基づく軌道最適化の実際の可能性を実証
SCPソルバーの繰り返し回数を大幅に短縮し、演算時間を短縮することでリアルタイム制御の効率を向上
学習ベースの制御を宇宙飛行用途に適用するための重要な進歩を提示
自律誘導、ナビゲーションおよび制御の分野における将来の研究のための基盤を築く。
Limitations:
ウォームスタートモデルの訓練分布外の障害物に対する性能劣化の可能性
回転力学と障害物の両方を含む複雑な状況での性能改善の程度は追加の研究が必要。
実際の宇宙環境のさまざまな状況の一般化性能検証が必要です。
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