[发明专利]基于神经网络的双超卫星载荷舱干扰补偿方法

说明书

本发明涉及航天卫星技术领域的基于神经网络的双超卫星载荷舱干扰补偿方法，包括如下步骤：步骤1：分析双超卫星载荷舱的干扰，建立带干扰的载荷舱数学模型；步骤2：基于神经网络设计干扰的数学模型，进行神经网络参数训练，获得干扰的估计值；步骤3：根据干扰的估计值，设计姿态补偿控制律，补偿干扰，获得载荷舱的高精度控制性能。本发明提供的基于神经网络的干扰补偿方法可以对双超卫星的不确定干扰进行补偿，极大地增强了对干扰的处理能力，使得卫星在轨超精超稳性能得到保障。

技术领域

本发明涉及航天卫星技术领域，具体涉及一种基于神经网络的双超卫星载荷舱干扰补偿方法。

背景技术

卫星平台(satellite platform)由卫星服务(保障)系统组成、可以支持一种或几种有效载荷的组合体。卫星平台实际上就是除了有效载荷或有效载荷舱以外卫星的其余部分。卫星平台可以由卫星服务(保障)系统组合成一个或几个舱段，例如服务舱、推进舱和返回舱。

从已研制成功的卫星分析，卫星平台不论安装什么有效载荷，其基本功能是一致的，只是具体的技术性能会有所差别。根据这一特点，世界上许多国家在卫星研制中，都采取卫星公用平台的设计思路，使卫星平台具有通用性，在一定范围内适应不同有效载荷的要求。也就是说，装载不同的有效载荷，卫星平台只做少量适应性修改即可。采用这种公用平台的设计方法，可以缩短卫星研制周期，节省研制经费，提高卫星可靠性。

按照传统载荷与卫星平台固连的设计方法，载荷指向与稳定度依靠卫星平台控制系统实现，但由于卫星平台高频微振动不可避免，且控制系统产品带宽、精度等能力有限，使得微振动“难测、难控”的技术瓶颈很难突破。针对这个问题设计的双超卫星(“超精超稳”卫星)通过非接触磁浮机构实现两舱的动静隔离，物理上直接消除平台舱高频微振动对载荷舱的不利影响。

双超卫星平台对姿态精度和稳定度提出了极高的要求，然后空间环境存在多种不确定干扰，从而在干扰的作用下影响卫星在轨性能，因此需要对不确定干扰进行估计，设计补偿方案，从而保障高精度载荷的控制性能。

经对现有技术的检索，中国发明专利201710995495.X，发明名称为双超卫星平台载荷舱复合控制方法，该专利披露了如下技术内容：步骤1，控制载荷舱的姿态；步骤2，控制平台舱的姿态；步骤3，调节平台舱与载荷舱的相对位置；步骤4，根据载荷舱的姿态信息，调整载荷舱的姿控系统带宽，使载荷舱姿态收敛。本发明的积极进步效果在于，本发明通过双超平台主从协同控制、载荷舱干扰补偿控制及变带宽控制方法，提高载荷舱稳态时间及稳态精度。但是该控制方法对载荷舱进行姿态主动控制后，进一步采用变带宽控制及干扰补偿控制，并未有从实质上设计补偿方案，无法保证高精度载荷的控制性能。

因此，有必要设计一种能够给出补偿控制、解决双超卫星的高精度控制问题，并且指导双超卫星的设计的基于神经网络的双超卫星载荷舱干扰补偿方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于神经网络的双超卫星载荷舱干扰补偿方法，本发明能够给出补偿控制、解决双超卫星的高精度控制问题，并且指导双超卫星的设计。

本发明涉及一种基于神经网络的双超卫星载荷舱干扰补偿方法，包括如下步骤：

步骤1：分析双超卫星载荷舱的干扰，建立带干扰的载荷舱数学模型；

步骤2：基于神经网络设计干扰的数学模型，进行神经网络参数训练，获得干扰的估计值；

步骤3：根据干扰的估计值，设计姿态补偿控制律，补偿干扰，获得载荷舱的高精度控制性能。

进一步地，所述步骤1包括：

步骤1.1：双超卫星载荷舱在轨期间受到外部空间不确定干扰的作用，建立其姿态动力学干扰模型如下：