[發明專利]一種速綜合多余度舵系統線性化協同控制方法

有效

• 申請號: 202011095389.4
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112180979B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 黃民昌;唐德佳;王厚浩;徐志偉;蘇偉杰;孫華旺;蔣凱;張強;張曉澈;趙元勝
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 王海濤

1.一種速綜合多余度舵系統線性化協同控制方法，其特征在于：

在調試階段，預先進行系統調試，通過一臺或多臺控制器控制n臺電機協同工作，其中n＞1；

所述控制器預先建立狀態空間和綜合控制量到最優控制量分配的映射，在運動控制的動態過程中，控制器首先計算閉環綜合控制量，其次實時根據傳感器獲取舵機中每條冗余支鏈的運動狀態，通過實時動態映射生成每條支鏈的控制量輸入，使得舵機減弱甚至消除非線性環節的影響，實現輸出上的控制系統線性化；

在調試階段，通過仿真模擬，試驗測量對多余度舵系統中每一條冗余支鏈進行測試，辨識占空比-速度-輸出力矩函數特性，將輸出力矩分為線性部分與非線性部分：

其中τ_k為實際輸出力矩，為理想線性系統輸出力矩，其大小正比于電機電流為非線性項，k＝1，2，...，n，其中q_k為第k條支鏈電機轉角，由傳感器測量獲得，u_k為第k條支鏈控制占空比輸入；

求取非線性綜合項，表征所有支鏈的非線性影響項的總和，見下式：

其中R為電機繞組阻值，L為電機繞組電感，α_k為支鏈系統權重參數，D＝(d_ij)_n×n為速綜合多余度舵系統慣性矩陣的逆陣，h_k為第k條支鏈從電機到舵面輸出的傳動比，T_s為系統控制周期；

依據識別的非線性模型，在n條冗余支鏈形成狀態空間中，求取不同的綜合控制量u_s∈[u_min，u_max]下，每條冗余支鏈控制量的最優分配：

其中表征舵機所有支鏈匯合的綜合控制量；

根據求解結果，建立狀態空間、綜合控制量到各余度支鏈的控制量分配的映射；

利用多余度舵機冗余輸入，輸出疊加的特性，完成閉環控制律設計如下：

y為舵面位置輸出，由傳感器直接測量或通過運動學計算獲得，p(x)為閉環控制函數。

2.根據權利要求1所述的一種速綜合多余度舵系統線性化協同控制方法，其特征在于，多條冗余支鏈容許不同的控制量u_k輸入，電機及其驅動電路無耦合。

3.根據權利要求2所述的一種速綜合多余度舵系統線性化協同控制方法，其特征在于，容許不同的支鏈運動狀態存在，通過差動機構原理將多臺電機的運動無過約束地合成1個通道的運動輸出，即其中h_k為第k條支鏈從電機到舵面輸出的傳動比。