Bối cảnh: Trong các nhiệm vụ robot quỹ đạo (bắt giữ, dịch vụ, quan sát), yêu cầu kiểm soát tư thế vệ tinh vì giới hạn trường nhìn cảm biến hoặc hướng ăng-ten, nhưng không nhất thiết giữ cố định vị trí quỹ đạo tức thời. Các chiến lược điều khiển phối hợp thường kích hoạt đồng thời lực – mô-men từ bộ đẩy cho cả dịch chuyển và quay, gây tiêu hao nhiên liệu.

Phương pháp:

• Biến đổi động lực học dựa trên phân tách chuyển động “quanh khối tâm” (circumcentroidal) để tách biệt điều khiển đầu công tác khỏi lực tịnh tiến của vệ tinh.
• - Tọa độ mới gồm: vận tốc khối tâm Vc, vận tốc góc vệ tinh wb, và vận tốc “quanh khối tâm” của đầu công tác ve.
• - Cấu trúc tam giác: phương trình khối tâm tách rời, lực đẩy chỉ dùng cho nhiệm vụ khối tâm; điều khiển tư thế vệ tinh và đầu công tác dùng mô-men và khớp tay máy.
• - Bộ điều khiển: lò xo – giảm chấn tuyến tính cho khối tâm (fc), cho tư thế vệ tinh (Tb) và cho đầu công tác (we), trong không gian quán tính; chứng minh ổn định bằng hàm Lyapunov và tính chất bảo toàn.

Mô phỏng: So sánh ba chế độ – điều khiển đầy đủ (dịch + quay), điều khiển một phần (chỉ quay + khối tâm), và đế tự do (giữ khối tâm + động lượng góc). Nhiệm vụ: di chuyển đầu công tác theo quỹ đạo mượt, đế giữ yêu cầu riêng. Kết quả: 

• Điều khiển đầy đủ tiêu thụ nhiên liệu nhiều nhất, điều khiển một phần tiết kiệm dịch chuyển, đế tự do không dùng lực đẩy.
• - Phân tích phân bổ tiêu thụ cho dịch chuyển và quay; minh họa đánh đổi yêu cầu – nhiên liệu.

Thực nghiệm: Thử nghiệm trên OOS-Sim (tay máy KUKA 7 bậc tự do trên robot mô phỏng vệ tinh 6 bậc tự do):

• Hai kịch bản: điều khiển tách lực (đề xuất) và điều khiển ghép lực; nhiệm vụ: di chuyển đầu công tác và giữ tư thế vệ tinh, ổn định khối tâm.
• - Kết quả: phương án tách lực giữ khối tâm gần như cố định, không kích hoạt lực tịnh tiến; phương án ghép lực gây dịch chuyển khối tâm và kích hoạt lực đẩy.
• - Đo lực – mô-men điều khiển, quan sát dao động, thử thêm deadzone để triệt dao động mô-men.

Kết luận: Biến đổi động lực học và điều khiển phối hợp tách lực cải thiện hiệu quả nhiên liệu, vẫn đáp ứng yêu cầu tư thế và đầu công tác; tiềm năng áp dụng cho các nhiệm vụ không gian cần tiết kiệm nhiên liệu.