[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于特征模型的撓性衛(wèi)星控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010297961.5
• 申請(qǐng)日: 2010-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102033491A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟斌;吳宏鑫;楊孟飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 楊虹

1.一種基于特征模型的撓性衛(wèi)星控制方法，其特征在于通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

第一步，利用公式(2)確定撓性衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)方程的時(shí)間尺度p，

p=min{1Mf·1,1Mf·,1Mf1,1Mf2,1Mu}---(2)]]>

其中撓性衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)方程為公式組(1)，

φ·θ·ψ·T=C(x1)wxwywzT]]>

Isw·s+w~sIsws+Fslη··l+Fsrη··r=Tsη··l+2ξlwlη·l+wl2η·l+FslTw·s=0η··r+2ξrwrη·r+wr2η·r+FsrTw·s=0y=φθψ---(1)]]>

C(x1)=cosθcosψ0sinθcosψtanψcosθ1tanψsinθ-sinθ0cosθ,]]>w~s=0-wzwywz0-wx-wywx0]]>

φ，θ，ψ表示撓性衛(wèi)星的俯仰、偏航和滾動(dòng)姿態(tài)角，[w_x?w_y?w_z]^T表示衛(wèi)星相對(duì)軌道坐標(biāo)系的角速度在體坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，w_s、分別表示撓性衛(wèi)星中心體的角速度列陣和反對(duì)稱(chēng)陣，η_l、η_r分別為撓性衛(wèi)星左、右太陽(yáng)翼的模態(tài)坐標(biāo)陣，ξ_l、ξ_r分別為撓性衛(wèi)星左、右太陽(yáng)翼的模態(tài)阻尼系數(shù)，F(xiàn)_sl、F_sr分別為撓性衛(wèi)星左、右太陽(yáng)翼與中心體的耦合系數(shù)，T_s表示作用在撓性衛(wèi)星上的外力矩列陣，I_s表示撓性衛(wèi)星慣量陣，x₁＝[φθψ]^T，y表示撓性衛(wèi)星輸出，w_l、w_r分別為撓性衛(wèi)星左、右太陽(yáng)翼的角速度，

f₁＝C(x₁)w_s，f2=-Is-1(w~sIsws+Fslη··l+Fsrη··r),]]>g=Is-1,]]>u＝T_s，f＝f₂+gu，

Mf·1=max|f·1|,]]>Mf·=max|f·|,]]>Mf1=max|f1|,]]>Mf2=max|f2|,]]>M_u＝max|gu|；

第二步，利用公式(3)和第一步得到的時(shí)間尺度p確定采樣時(shí)間尺度h，

h=pd,d>5---(3);]]>

第三步，利用公式組(4)和第一步中確定的參數(shù)f₁、x₁、x₂、g，得到f_1i關(guān)于x_1j、x_2j的偏導(dǎo)數(shù)和g的上界M，

|∂f1i∂x1j|≤M]]>

|∂f1i∂x2j|≤M]]>

||g(k)||≤M????????????????????????????????(4)

其中x₂＝w_s，i，j＝1，2，3，k＝1，2，…，f_1i、x_1i、x_2i表示f₁、x₁、x₂的第i行；

第四步，利用公式(5)和第三步得到的M確定參數(shù)m，

m>lnd2ϵ6MlnNxCx2+Nx-1---(5)]]>

其中，N_x＞0表示撓性衛(wèi)星輸出|y_i|即y的上界，i＝1，2，3，ε為建模誤差，C_x＞0；

第五步，根據(jù)第二步確定的采樣時(shí)間尺度h、第三步確定的M和第四步確定的參數(shù)m，利用公式組(6)得到撓性衛(wèi)星特征模型的系數(shù)范圍，

|ai1(k)-2|≤Mh+6M(m+1)d2]]>

|ai2(k)+1|≤Mh+6M(m+1)d2---(6)]]>

|b_ij(k)|≤M²h²

其中a_i1、a_i2、b_ij表示特征模型的系數(shù)，b_ij∈R，j＝1，2，3，b_i＝[b_i1?b_i2?b_i3]；

第六步，利用梯度法對(duì)由第五步得到的特征模型的系數(shù)a_i1、a_i2、b_ij進(jìn)行辨識(shí)得到辨識(shí)后的特征模型的系數(shù)

第七步，利用第六步得到的辨識(shí)后的特征模型的系數(shù)組成公式(7)的控制率，

u=b^1Tb^2Tb^3T-T×diag[u1,u2,u3]---(7)]]>

其中，u_i＝u_0i+u_Gi+u_Ii+u_Di，u_0i為維持/跟蹤控制律，u_Gi為黃金分割控制率，u_Ii為邏輯積分控制率，u_Di為邏輯微分控制率；

第八步，將第七步確定的控制率代入公式組(1)的撓性衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)方程中，控制撓性衛(wèi)星的俯仰、偏航和滾動(dòng)姿態(tài)角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于特征模型的撓性衛(wèi)星控制方法，其特征在于：所述第四步中C_x的確定通過(guò)以下步驟完成，

A4.1、h²|h_i|為連續(xù)函數(shù)，且h²|h_i|≤ε，得到|x_1i|的范圍，其中h為采樣時(shí)間尺度，ε為建模誤差；

A4.2、根據(jù)A4.1得到的|x_1i|的范圍，根據(jù)公式|x_1i|≤C_x確定C_x的值。