[发明专利]一种组合体航天器姿态无模型自适应控制器参数整定方法

说明书

本发明公开了一种组合体航天器姿态无模型自适应控制器参数整定方法，包含如下步骤：S1，针对一般组合体航天器的姿态运动过程，设计相应全格式无模型自适应控制器；S2，针对控制器参数性能指标，选取若干参考输入，完成一组闭环实验；S3，利用闭环实验结果，迭代计算优化的控制器参数值。针对本发明建立了针对一般时间离散非线性系统的无模型控制器，针对无模型控制器中的控制器参数，采取了改进的迭代反馈整定方法进行参数整定，提高了航天器姿态控制的自主完成能力与控制器控制精度。

技术领域

本发明涉及组合体航天器控制方法领域，特别涉及一种组合体航天器姿态无模型自适应控制器参数整定方法。

背景技术

航天器抓捕非合作目标后将构成组合体航天器，由于非合作目标的数模模型未知，因此难以确定组合体航天器整体模型。由于非合作目标可能存在角速度及抓捕过程中的冲击作用，组合体航天器的姿态需要进行稳定控制。

无模型自适应控制器具有不需要受控对象精确建模，仅利用控制过程输入输出数据即可进行动态建模与控制的特点，适用于组合体航天器姿态控制过程。但无模型自适应控制器参数对控制性能有较大影响，其初值需要技术人员凭经验给定。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合体航天器姿态无模型自适应控制器参数整定方法，克服了捕获空间非合作目标形成的组合体航天器难以确定参数，无模型自适应控制器参数初值难以调试的问题，确定了一种组合体姿态控制的全格式无模型自适应控制器，设计了参数性能指标，针对最小化的性能指标函数，设计了一组闭环实验来求得优化的控制器参数向量，利用迭代整定方法逐步优化控制器参数向量。该参数整定方法与控制器均不需要被控系统任何模型参数信息，提高了挠性航天器运动模拟器的姿态确定精度。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种组合体航天器姿态无模型自适应控制方法，包含如下步骤：

S1，针对一般组合体航天器的姿态运动过程，设计相应全格式无模型自适应控制器；

S2，针对控制器参数性能指标，选取若干参考输入，完成一组闭环实

S3，利用闭环实验结果，计算优化的控制器参数值。

进一步，所述的步骤S1中全格式动态等价线性数据模型为：

符号Δ表示变量的增量形式，即Δy(k+1)＝y(k+1)-y(k)，为一个在[k-L_u+1,k]时刻内的所有控制输入信号与在[k-L_y+1,k]时刻内的所有系统输出信号组成的向量，即：

L_u，L_y称为系统的伪阶数，u(k)表示系统在k时刻的控制输入，y(k)表示系统在k时刻的输出，称为伪梯度向量，表示的转置。

所述的步骤S1中控制器为：

其中，为控制器参数，y_r为系统的期望输出，此时控制器设计问题转化为优化控制器参数向量的问题。

所述的步骤S2中所述的闭环实验方法为，首先，用一组参考信号y_r输入系统，得出一组输入、输出信号，记作{y₀(k),u₀(k),y_r(k)}。

然后，计算

得出