[發明專利]衛星姿態抗飽和控制方法、裝置、電子設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202310225455.2
• 申請日: 2023-03-02
• 公開（公告）號: CN115973456A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 郭瑞科;劉潔;張濤;楊南基;李毛毛;徐拴鋒
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 王文雅

本發明提供了一種衛星姿態抗飽和控制方法、裝置、電子設備及存儲介質，其中方法包括：基于衛星的被控對象模型，建立用于作為系統控制輸入未受限時的標稱控制器；建立存在幅值飽和和速率飽和的執行器模型；利用所述被控對象模型、所述標稱控制器和所述執行器模型，建立并求解抗飽和補償器；利用抗飽和閉環系統對衛星姿態進行抗飽和控制；所述抗飽和閉環系統包括：所述被控對象模型、所述標稱控制器、所述執行器模型和所述抗飽和補償器。本方案，當執行器發生飽和時，由抗飽和補償器對輸入進行補償，使得控制器的輸出和被控對象的輸入盡可能相等，從而可以提高衛星姿態控制精度以及閉環系統的穩定性。

技術領域

本發明實施例涉及航天器姿態控制技術領域，特別涉及一種衛星姿態抗飽和控制方法、裝置、電子設備及存儲介質。

背景技術

實際控制系統中，控制器大多是通過執行器來驅動被控對象的，而執行器作為物理系統，它的輸出量幅值和輸出量變化速率存在一定限度，也就是執行器的響應幅值和響應速率總是存在著約束。航天器技術的發展和航天任務復雜度的提高對控制能力提出了更高的要求，然而航天器姿態控制中執行器所能輸出的控制力矩存在一定限制，也就是存在飽和非線性。如果設計控制器不考慮執行器存在的飽和非線性，當執行器發生飽和時，控制器的輸出和被控對象的輸入值不相等，可能會導致航天器姿態控制精度變差或閉環系統不穩定。

常見的基于線性矩陣不等式的直接抗飽和設計方法處理幅值和速率飽和問題時，要求控制器是線性的，同時求解抗飽和補償增益時的線性矩陣不等條件復雜，計算量較大。目前尚未有針對被控對象為非線性系統的控制。

可見，亟需提供一種用于處理非線性系統的抗飽和控制方式。

發明內容

本發明實施例提供了一種衛星姿態抗飽和控制方法、裝置、電子設備及存儲介質，考慮了執行器存在飽和非線性情況，能夠在執行器發生飽和時，控制器的輸出和被控對象的輸入盡可能相等，提高衛星姿態控制精度以及閉環系統的穩定性。

第一方面，本發明實施例提供了一種衛星姿態抗飽和控制方法，包括：

基于衛星的被控對象模型，建立用于作為系統控制輸入未受限時的標稱控制器；

建立存在幅值飽和和速率飽和的執行器模型；

利用所述被控對象模型、所述標稱控制器和所述執行器模型，建立并求解抗飽和補償器；

利用抗飽和閉環系統對衛星姿態進行抗飽和控制；所述抗飽和閉環系統包括：所述被控對象模型、所述標稱控制器、所述執行器模型和所述抗飽和補償器。

第二方面，本發明實施例還提供了一種衛星姿態抗飽和控制裝置，包括：

控制器建立單元，用于基于衛星的被控對象模型，建立用于作為系統控制輸入未受限時的標稱控制器；

執行器建立單元，用于建立存在幅值飽和和速率飽和的執行器模型；

補償器建立單元，用于利用所述被控對象模型、所述標稱控制器和所述執行器模型，建立并求解抗飽和補償器；

控制單元，用于利用抗飽和閉環系統對衛星姿態進行抗飽和控制；所述抗飽和閉環系統包括：所述被控對象模型、所述標稱控制器、所述執行器模型和所述抗飽和補償器。

第三方面，本發明實施例還提供了一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時，實現本說明書任一實施例所述的方法。

第四方面，本發明實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，當所述計算機程序在計算機中執行時，令計算機執行本說明書任一實施例所述的方法。