[发明专利]卫星姿态控制地面全物理仿真智能控制系统

摘要

本发明提供一种卫星姿态控制地面全物理仿真智能控制系统，包括调压阀、压力传感器、水平仪、称重传感器和控制器，调压阀的控制端和压力传感器的输出端均与控制器连接，水平仪和称重传感器的输出端均与控制器连接；水平仪测量基座的水平度并将数据输出给控制器，称重传感器实时测量试验台体的重量并将数据输出给控制器；本发明基于模糊智能控制的思想，选取因变量建立系统模型，根据Lyapunov稳定性分析理论设计了使得系统渐进稳定的控制器，并且采用分段线性化的思想处理使得系统设计的保守性更低，并且控制对象和控制器的描述规则不进行限定，提高了系统设计的灵活性。本发明原理简单，便于维护。

主权项

1.一种卫星姿态控制地面全物理仿真智能控制系统，包括调压阀(1)、压力传感器(2)、水平仪(3)、称重传感器(4)和控制器(5)；调压阀(1)和气浮球轴承的供气管路连接，压力传感器(2)与气浮球轴承的缓冲腔连接，其特征在于，调压阀(1)的控制端和压力传感器(2)的输出端均与控制器(5)连接，水平仪(3)和称重传感器(4)均安装于球轴承座下端，水平仪(3)和称重传感器(4)的输出端均与控制器(5)连接；水平仪(3)测量基座的水平度并将数据输出给控制器(5)，称重传感器(4)实时测量试验台体的重量并将数据输出给控制器(5)；控制器的控制方法如下：选取供气压力P、实际承载量G、基座水平度L、机动角度A为因变量，其中供气压力P、实际承载量G、基座水平度L实时检测并反馈给控制器，选取姿态调整机构的控制量C和压力调整机构的控制量W为输出变量，根据模糊理论建立词集和控制规则库，建模中对于规则i描述如下：规则i：如果P属于并且G属于并且L属于那么其中，x(t)是系统状态变量，x(t‑d(t))是系统的延迟状态变量，d(t)是延迟量，u(t)是控制变量，是系统状态变量x(t)的导数，A_i，A_di，B_i分别为状态矩阵、延迟状态矩阵和控制矩阵，分别是供气压力P、实际承载量G、基座水平度L、机动角度A等变量的第i个模糊子集，则系统的状态方程为：其中，ω_i(x(t))≥0为隶属度函数，并且p为建立的规则数量；延迟量d(t)满足如下约束：其中，h是延迟的上界，a和b分别延迟的导数的下界和上界；控制器的规则j为：规则j：如果P属于并且G属于并且L属于并且A属于那么u(t)＝K_jx(t)，j＝1，2，…，c   (4)其中，K_j是待设计的控制矩阵，则控制器为：其中m_j(x(t))≥0是隶属度函数，并且因此，闭环系统的状态方程为：其中，定义h_ij(x(t))≡ω_i(x(t))m_j(x(t))，同时为描述方便，将ω_i(x(t))，分别用ω_i，m_j，h_ij，Δh_ij，替代，以下同；定义为h_ij的线性描述，并且其中Δh_ij为h_ij和其线性描述差值的上下界；对于上述描述的系统，有以下结论：对于状态方程满足式(6)、同时延迟满足式(3)的闭环系统，如果存在矩阵使得下述线性矩阵不等式组式(7)‑(12)成立，那么该闭环系统是渐进稳定的，并且系统的一个可行控制矩阵为其中