[发明专利]一种针对离子电推进系统的连续变推力最优控制系统和方法

权利要求书

1.一种针对离子电推进系统的连续变推力最优控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立控制量和推进器推力网络以及工作效率网络、以及推力网络损失函数和工作效率损失函数，通过输出推力的损失函数，训练推力网络中的参数，通过工作效率的损失函数，训练工作效率网路的损失函数，获得训练后的推力网络和工作效率网络，所述控制量包括阳极流率、阳极电流和励磁电流；

步骤2，通过训练后的推力网络和工作效率网络，建立输出推力的优化模型，所述优化模型以输出推力与推力需求误差值最小化，以及推进器工作效率最大化为目标；

步骤3，建立控制器，所述控制器包括优化器和调节器，所述优化器为控制量的控制网络，控制量的控制网络通过控制量的损失函数优化参数后获得，所述控制量的损失函数通过优化模型获得，所述调节器为阳极流率开环控制，阳极电流和励磁电流闭环增量式的PID控制调节器；

步骤4，划分推力控制阶段为控制周期和调节周期，控制周期期间，上位机下达推力需求指令；调节周期期间，控制器输出实时的最优控制量，整个推进器获得最优推力且整个推进器的工作效率最优。

2.根据权利要求1所述的一种针对离子电推进系统的连续变推力最优控制方法，其特征在于，步骤1中，通过地面试验数据建立推力网络以及工作效率网络。

3.根据权利要求1所述的一种针对离子电推进系统的连续变推力最优控制方法，其特征在于，步骤1中，所述推力网络为：

f₁(u；θ₁)＝f₁(u_x,u_y,u_z；θ₁) (2)

所述推力网络的损失函数为：

L₁(θ₁)＝(F-f₁(u；θ₁))² (1)；

u为控制量，其中u_x为阳极流率、u_y阳极电流、u_z为励磁电流，F为u对应的真实推力值。

4.根据权利要求3所述的一种针对离子电推进系统的连续变推力最优控制方法，其特征在于，步骤1中，所述工作效率网络为：

f₂(u；θ₂)＝f₂(u_x,u_y,u_z；θ₂) (4)

所述工作效率网络损失函数为

L₂(θ₂)＝(E-f₂(u；θ₂))² (3)

u为控制量，其中u_x为阳极流率、u_y阳极电流、u_z为励磁电流，E为u对应的真实工作效率值。

5.根据权利要求4所述的一种针对离子电推进系统的连续变推力最优控制方法，其特征在于，步骤2中，所述优化模型为：

其中，N为控制周期内调节周期个数，F_target为推力需求值；f₁(u(k))与f₂(u(k))分别表示第k调节周期离子电推进系统的输出推力与工作效率；χ为终端约束集合；为系统控制量约束集合。