[發明專利]一種基于特征模型的航天器無拖曳控制方法

有效

• 申請號: 201710637329.2
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107390526B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 鄒奎;茍興宇;吳宏鑫;劉其睿;談樹萍;宗紅
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種基于特征模型的航天器無拖曳控制方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)、考慮航天器無拖曳控制系統中被控航天器、推力器與加速度計的動力學特征，定義從推力器指令輸入至加速度計測量輸出的特征模型形式為：

y(k+1)＝f₁(k)y(k)+f₂(k)y(k-1)+g₀(k)u(k)

式中，y(k+1)為下一控制周期的殘余加速度測量值，y(k)表示當前控制周期殘余加速度測量值，y(k-1)表示上一控制周期的殘余加速度測量值；u(k)表示當前控制周期推力器輸入指令，f₁(k)、f₂(k)和g₀(k)表示當前控制周期特征模型的特征系數；

(2)、定義θ(k)＝[f₁(k),f₂(k),g₀(k)]^T，引入回歸向量φ(k)＝[y(k),y(k-1),u(k)]^T，令k＝0，初始化φ(0)＝[0,0,0]^T、u_i(0)＝0、u_ii(0)＝0，之后，在每個控制周期將k加1更新k，并實時獲取當前控制周期殘余加速度測量值y(k)，執行步驟(3)～(7)：

(3)、采用梯度下降算法，計算當前控制周期特征模型的特征系數的估計值

(4)、根據當前控制周期的殘余加速度測量值y(k)、上一控制周期的殘余加速度測量值y(k-1)、當前控制周期特征模型的特征系數的估計值和黃金分割自適應控制律，計算得到當前控制周期黃金分割自適應控制分量u_g(k)；

所述當前控制周期黃金分割自適應控制分量u_g(k)為：

式中，u_g(k)表示黃金分割自適應控制分量，l₁＝0.382，l₂＝0.618，和分別表示當前控制周期特征模型的特征系數估計量，參數λ₁為常數，且0λ₁≤1；

(5)、根據當前控制周期的殘余加速度測量值y(k)和邏輯積分控制律，計算當前控制周期邏輯積分控制分量u_i(k)；

所述當前控制周期邏輯積分控制分量u_i(k)為：

u_i(k)＝u_i(k-1)-K_iy(k))

式中，u_i(k)表示當前控制周期邏輯積分控制分量，K_i表示邏輯積分增益；

(6)、根據當前控制周期的殘余加速度測量值y(k)和邏輯雙重積分控制律，計算當前控制周期邏輯雙重積分控制分量u_ii(k)：

u_ii(k)＝2u_ii(k-1)-u_ii(k-2)-K_iiy(k)

式中，u_ii(k)表示當前控制周期邏輯雙重積分控制分量，u_ii(k-1)表示上一控制周期邏輯雙重積分控制分量，u_ii(k-2)表示上上控制周期邏輯雙重積分控制分量，K_ii表示邏輯雙重積分增益，u_ii(0)＝0，u_ii(1)＝-K_iiy(1)；

(7)、將當前控制周期的黃金分割自適應控制分量u_g(k)、邏輯積分控制分量u_i(k)和邏輯雙重積分控制分量u_ii(k)合成得到當前控制周期推力器輸入指令u(k)：u(k)＝u_g(k)+u_i(k)+u_ii(k)。