[發(fā)明專利]一種基于輸出限制的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的自適應(yīng)振動控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010191550.1
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111399379B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉嶼;鄭小惠;徐瑞峰;瞿弘毅;姚科
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);廣州現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

1.一種基于輸出限制的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的自適應(yīng)振動控制方法，其特征在于，所述的振動控制方法包括下列步驟：

根據(jù)柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的動力學(xué)特征，構(gòu)建柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的動力學(xué)模型；

基于所述的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)，構(gòu)建基于輸出限制的自適應(yīng)控制器，所述的自適應(yīng)控制器包括自適應(yīng)障礙控制律及參數(shù)自適應(yīng)控制律，用于抑制柔性衛(wèi)星的振動和補償系統(tǒng)參數(shù)的不確定性；

基于所述的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)和自適應(yīng)控制器，構(gòu)建柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的Lyapunov函數(shù)；

根據(jù)所述的Lyapunov函數(shù)，驗證所述的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

當(dāng)判斷所述的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)在基于輸出限制的自適應(yīng)控制器的作用下能滿足預(yù)設(shè)的穩(wěn)定性要求時，用仿真軟件對所述的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真，得到仿真結(jié)果；

若仿真結(jié)果得到的控制效果符合預(yù)期，則保留所構(gòu)的自適應(yīng)控制器的增益參數(shù)，結(jié)束該自適應(yīng)振動控制方法；

若仿真結(jié)果得到的控制效果不符合預(yù)期，則修正所構(gòu)建的基于輸出限制的自適應(yīng)控制器的增益參數(shù)，重新進(jìn)行數(shù)字仿真；

其中，所述的動力學(xué)特征包括柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的動能、勢能以及非保守力對所述的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)所做的虛功，將動能、勢能、虛功代入哈密頓原理，得到柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的動力學(xué)方程如下：

其中，分別表示w(x,t)對時間t的一次導(dǎo)數(shù)和二次導(dǎo)數(shù)，簡寫為和w'(x,t)、w''(x,t)、w '''(x,t)、w'''' (x,t)分別表示w(x,t)對x的一次導(dǎo)數(shù)、二次導(dǎo)數(shù)、三次導(dǎo)數(shù)和四次導(dǎo)數(shù)，簡寫為w'、w''、w'''、w''''，ρ為柔性衛(wèi)星的單位長度均勻質(zhì)量，A為單位長度面積，EI為柔性衛(wèi)星的彎曲剛度，T為柔性衛(wèi)星的張力，f為作用于衛(wèi)星系統(tǒng)的分布式擾動，γ為阻尼系數(shù)；

邊界條件如下：

其中，l為柔性衛(wèi)星的長度，m為中心體的質(zhì)量，d_s為控制器阻尼系數(shù)，u(t)為邊界控制器，d(t)為外部擾動，w(x,t)為在XOY坐標(biāo)系下在時間t位置為x時柔性衛(wèi)星的彈性形變，

所述的自適應(yīng)障礙控制律為

其中，分別為w'(0,t)、w'''(0,t)對時間的一次導(dǎo)數(shù)，l₀為一個正常數(shù)，使得w(0,t)＜l₀，分別為m、EI、d_s的估計值，α、β、k₁、k₂為所述的自適應(yīng)控制器的增益參數(shù)且均大于0，為d(t)的上界且輔助項

定義m、EI、d_s的參數(shù)誤差為

其中，所述的參數(shù)自適應(yīng)控制律為

其中，γ₁、γ₂、γ₃、ζ₁、ζ₂和ζ₃均為正實數(shù)，將所述的參數(shù)自適應(yīng)控制律用于補償柔性衛(wèi)星系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的不確定性，得

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輸出限制的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的自適應(yīng)振動控制方法，其特征在于，所述的Lyapunov函數(shù)，具體如下：

其中，能量項V₁(t)、附加項V₂(t)、交叉項V₃(t)分別為

其中，w為振動偏移量w(x,t)的簡稱，ν為正實數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輸出限制的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的自適應(yīng)振動控制方法，其特征在于，根據(jù)所述的Lyapunov函數(shù)，利用李雅普諾夫直接法所述的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具體如下：

通過驗證Lyapunov函數(shù)的正定性，得出所述的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)符合Lyapunov意義下的穩(wěn)定；

通過驗證Lyapunov函數(shù)一階導(dǎo)數(shù)的負(fù)定性，得出所述的柔性衛(wèi)星系統(tǒng)符合漸進(jìn)穩(wěn)定。