[发明专利]一种使用固体微推力器进行轨道保持的优化控制方法

摘要

本发明公开了一种使用固体微推力器进行轨道保持的优化控制方法，属于最优化控制领域。首先初始化粒子群算法种群和设置参数，然后针对某微纳卫星上布置的固体微推力器阵列，根据固体微推力器不可重复使用的控制机制，以某个周期内所有固体微推力器的最小能耗为目标建立适应度函数。最后以最小化适应度函数为粒子群算法的优化目标，通过寻优模型得到最优加权阵Q和R，代入线性二次型控制算法，求解得到最优的轨道保持控制器，带入每一时刻的卫星轨道状态X(t)得到对应的最优反馈控制力U(t)，达到轨道保持的目的。本发明大大减少了Q、R参数选取的盲目性和不确定性，能自动给出与给定初始卫星轨道条件相匹配的最优Q、R参数值，效率更高，控制性能更优。

主权项

1.一种使用固体微推力器进行轨道保持的优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、初始化粒子群算法种群和设置参数；步骤二、针对某微纳卫星上布置的固体微推力器阵列，根据固体微推力器不可重复使用的控制机制，以某个周期内所有固体微推力器的最小能耗为目标建立适应度函数；适应度函数为：ge(i)为第i次施加控制时所消耗的3轴方向的推力器个数；n代表整个周期内的总控制次数；步骤三、以最小化适应度函数为粒子群算法的优化目标，通过寻优模型得到最优加权阵Q和R；步骤四、将最优加权阵Q和R代入线性二次型控制算法，求解得到最优的轨道保持控制器，带入每一时刻的卫星轨道状态X(t)得到对应的最优反馈控制力U(t)，达到轨道保持的目的；具体步骤为：步骤401、针对某时刻t，计算该时刻下线性化的卫星轨道动力学系统中状态X(t)的系统矩阵A以及反馈控制力U(t)的系数矩阵B；状态Δx，Δy和Δz是卫星和标准轨道之间的3轴位置误差；系数矩阵其中，μ是地球常数；r是该时刻卫星的地心矩；系数矩阵步骤402、根据系数矩阵A和系数矩阵B，以及最优加权阵Q和R，求解黎卡提方程，得到矩阵P(t)；步骤403、利用矩阵P(t)的数值解，得出最优反馈增益控制矩阵；U(t)＝‑R^‑1(t)B^T(t)P(t)X(t)u_x，u_y和u_z是卫星在当前时刻受到的3轴控制力。