[发明专利]一种航天器姿控系统PWPF调制器参数确定方法

说明书

一种航天器姿控系统PWPF调制器参数确定方法，属于航天器姿控技术领域。解决了现有航天器姿控系统调制器参数确定方法通用性差,准确性低的问题。本发明初始化粒子群，确定待优化参数；利用粒子群对待优化的航天器模型进行姿态控制仿真；获得控制器输出和角位置误差；并构建适应度函数；计算每个粒子的个体适应度；利用本粒子群优化算法，对粒子群中每个粒子的速度、位置更新，计算更新后的每个粒子的个体适应度、最优位置和最优速度，获取所有粒子该次更新粒子个体适应度获取每一次更新计算的群体最优适应度函数、个体历史最优位置、群体历史最优位置；获取一组最优PWPF调制器参数值。本发明是用于航天器姿态控制系统参数确定。

技术领域

本发明属于航天器姿控技术领域。

背景技术

目前，化学推进器已经被广泛的应用于各种航天任务中，当化学推进器作为执行机构工作时，由于推力器只具备全开和全关两种工作模式，只能输出定幅值的推力，而通常控制器输出的信号是变幅值连续信号，为了让推进器系统更好的复现控制器的控制效果，需要将连续的指令信号转换为开关信号并施加给推进器系统，这个过程可以等同于将连续信号调制成一串定幅值脉冲信号。由于脉冲调宽调频(PWPF)调制器在其线性工作区内能够很好的复现输入信号的作用效果、其输出随输入近似线性变化，其常被用于航天器连续控制信号到开关信号的调制过程。PWPF调制器具有参数多、各个参数共同影响系统性能，所以对其参数设计往往通常采用理论分析法确定参数取值范围后，按照经验选取一组参数，该种方法难以保证系统达到最佳性能。

发明内容

本发明是为了解决现有航天器姿控系统调制器参数确定方法通用性差,准确性低的问题，提出了一种航天器姿控系统PWPF调制器参数确定方法。

本发明所述的一种航天器姿控系统PWPF调制器参数确定方法，该方法的具体步骤包括：

步骤一、初始化粒子群，确定待优化参数；

步骤二、利用粒子群对待优化的航天器模型进行姿态控制仿真；获得控制器输出和角位置误差；

步骤三、利用步骤二获得的控制器输出和角位置误差，构建适应度函数；计算每个粒子的个体适应度；

步骤四、利用本粒子群优化算法，对粒子群中每个粒子的速度、位置更新，计算更新后的每个粒子的个体适应度、最优位置和最优速度，获取所有粒子该次更新粒子个体适应度，当适应度值小于1.1J0，或更新次数大于A次后，停止更新，获取每一次更新计算的群体最优适应度函数、个体历史最优位置、群体历史最优位置；其中A大于或等于300的整数，J0为理想初始适应度值；

步骤五、根据每一次计算的群体最优适应度函数、个体历史最优位置、群体历史最优位置获取一组最优PWPF调制器参数值。

进一步地，步骤一中初始化粒子群，确定待优化参数为：

令一阶惯性环节的增益k_m与时间常数τ_m、继电器特性环节的正向开阈值u_on和关阈值 u_off为待优化参数，设置粒子群优化中每个粒子的位置和速度的最大值P_max,V_max，指定种群大小，并随机生成每个粒子的初始位置、速度；对不加执行机构的理想航天器姿控系统进行仿真，计算理想初始适应度值J0。

进一步地，步骤二中利用粒子群对待优化的航天器模型进行姿态控制仿真采用MATLAB软件实现。

进一步地，步骤三中利用步骤二获得的控制器输出和角位置误差，构建适应度函数为：

其中