[发明专利]一种组合体航天器姿态无模型的自适应控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种组合体航天器姿态无模型的自适应控制方法和系统，其中，所述方法，包括：根据组合体航天器的历史控制输入和历史系统输出，通过极小化估计准则函数，对紧格式动态等价线性化模型中的伪雅各比矩阵的进行在线参数估计，得到伪雅各比矩阵估计值；根据伪雅各比矩阵的估计值，通过向前一步预报误差准则函数，得到下一时刻的控制输入估计值；将所述下一时刻的控制输入估计值作为组合体航天器下一时刻的控制输入，以完成组合体航天器姿态无模型的自适应控制。通过本发明实现了对大时滞组合体航天器的自适应控制。

技术领域

本发明属于组合体航天器控制技术领域，尤其涉及一种组合体航天器姿态无模型的自适应控制方法和系统。

背景技术

对于航天器捕获非合作目标后构成的组合体，一方面由于非合作目标的模型参数未知，无法对组合体进行精确建模，另一方面由于抓捕航天器与目标间的非完全约束，组合体系统可能存在时滞。

目前，针对组合体航天器的控制，通常采用如下方法：利用输入输出数据，设计无模型自适应控制器。然而，当系统存在大时滞时，由于组合体航天器获得的系统输出数据不是实时的响应，控制器的自适应迭代过程会失效，导致控制器无法对组合体航天器进行有效控制。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种组合体航天器姿态无模型的自适应控制方法和系统，以实现对大时滞组合体航天器的自适应控制。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种组合体航天器姿态无模型的自适应控制方法，包括：

根据组合体航天器的历史控制输入和历史系统输出，通过极小化估计准则函数，对紧格式动态等价线性化模型中的伪雅各比矩阵的进行在线参数估计，得到伪雅各比矩阵估计值；

根据伪雅各比矩阵的估计值，通过向前一步预报误差准则函数，得到下一时刻的控制输入估计值；

将所述下一时刻的控制输入估计值作为组合体航天器下一时刻的控制输入，以完成组合体航天器姿态无模型的自适应控制。

在上述组合体航天器姿态无模型的自适应控制方法中，所述紧格式动态等价线性化模型的表达式为：

Δy(k+1)＝Φ_c(k)Δu(k)

其中：

Δy(k+1)＝y(k+1)-y(k)，Δu(k)＝u(k)-u(k-1)

其中，Δ表示变量的增量；y(k)表示在[k-1,k]时刻内的所有系统输出构成的向量；u(k)表示在[k-1,k]时刻内的所有控制输入构成的向量；Φ_c(k)表示伪雅各比矩阵。

在上述组合体航天器姿态无模型的自适应控制方法中，所述根据组合体航天器的历史控制输入和历史系统输出，通过极小化估计准则函数，对紧格式动态等价线性化模型中的伪雅各比矩阵的进行在线参数估计，得到伪雅各比矩阵估计值，包括：

根据组合体航天器的历史控制输入和历史系统输出，确定控制输入增量Δu(k-1)和系统输出增量Δy(k)；

根据极小化估计准则函数，对伪雅各比矩阵Φ_c(k)求极值，得到参数自适应估计方程：

将确定的控制输入增量Δu(k-1)和系统输出增量Δy(k)，代入所述参数自适应估计方程，求解得到伪雅各比矩阵估计值

其中，表示控制输入实质增量；μ表示权重系数，η_k表示估计步长系数，τ表示调节参数。

在上述组合体航天器姿态无模型的自适应控制方法中，所述极小化估计准则函数的表达式为：